Source: http://docplayer.fi/3519435-Tasauslaskentaopas-2007.html
Timestamp: 2018-05-25 03:56:01+00:00
Document Index: 24252738

Matched Legal Cases: ['kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ']

Tasauslaskentaopas PDF
Download "Tasauslaskentaopas 2007"
1 Tasauslaskentaopas 2007 Rakennuksen lämpöhäviön määräystenmukaisuuden osoittaminen YMPÄRISTÖMINISTERIÖ
2 Esipuhe 2
3 Sisältö Esipuhe Johdanto Määritelmiä ja käsitteitä Määräystenmukaisuuden osoittaminen Tasauslaskenta Tasauslaskennan periaatteet Lämpöhäviövaatimuksen täyttymisen ehdot Esimerkki lämpöhäviövaatimuksen täyttämisestä Rakennuksen pinta alojen ja tilavuuksien määrittäminen Rakennuksen vaipan lämpöhäviö Rakennuksen vaipan lämpöhäviön laskenta Rakennusosien pinta alojen määrittäminen Rakennusosien lämmönläpäisykertoimet Alapohjarakenteet lämpöhäviöiden tasauslaskennassa Maanvastaisten rakennusosien ja alapohjien vertailuarvot Ikkunoiden, ovien ja tuuletusluukkujen vertailuarvot Kylmäsiltojen huomioon ottaminen Rakennuksen vuotoilman lämpöhäviö Rakennuksen vuotoilman lämpöhäviön laskenta Vuotoilmavirta Vuotoilmakerroin Ilmanpitävyyden osoittaminen Ilmanvaihdon lämpöhäviö Ilmanvaihdon lämpöhäviön laskenta Ilmavirrat Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde Matalaenergiarakennuksen lämpöhäviö Esimerkki matalaenergiarakennuksen lämpöhäviötason saavuttamisesta LIITE 1 Tasauslaskentalomake ja sen täyttöohje Määräystenmukaisuuden osoittaminen Lämpöhäviöiden tasauslaskentataulukon käyttö Kohteen tiedot ja rakennuksen laajuustiedot Rakennusosien pinta alat Rakennusosien U arvot Vaipan ominaislämpöhäviöt Vaipan ilmavuodot Ilmavirrat LTO:n vuosihyötysuhde Ilmanvaihdon ominaislämpöhäviöt Määräystenmukaisuuden tarkistuslistan käyttö Yleistä Pinta ala ja lämpöhäviövaatimukset
4 LIITE 2 Lämmönjohtavuus ja lämmönläpäisykerroin Lämmönjohtavuus Lämmönjohtavuuden suunnitteluarvojen valintamahdollisuudet Taulukoidut suunnitteluarvot CE merkinnällä varustetut lämmöneristeet ja rakennustuotteet Lämmönjohtavuuden suhteen tyyppihyväksytyt lämmöneristeet Kansallisen sertifioinnin avulla määritetty lämmönjohtavuuden suunnitteluarvo Muu hyväksyttävä lämmönjohtavuuden suunnitteluarvo Lämmöneristeiden lämmönjohtavuuden suunnitteluarvojen määrittämisen periaatteet Normaalisen lämmönjohtavuuden tyyppihyväksyntä EN standardien mukainen suunnitteluarvo n arvon ja EN standardien mukaisen Design arvon erilaisuus Esimerkki lämmöneristeen lämmönjohtavuuden määrittämisestä Lämmönläpäisykerroin Lämmönläpäisykertoimen laskentatapojen erot ohjeen C4 ja standardin SFS EN ISO 6946 välillä Kylmäsiltojen laskenta Lämmöneristyksen ilmavirtausten ottaminen huomioon Esimerkki lämmönläpäisykertoimen laskennasta Ilmavälien ja tilojen lämmönvastus Maanvastaiset rakenteet Ikkunan, oven ja tuuletusluukun lämmönläpäisykertoimen laskenta Ikkunan valoaukko Ikkunan kehän ja ikkunan keskimääräinen lämmönläpäisykerroin Kattovalokuvut ja valoaukolliset savunpoistoluukut Ovi ja tuuletusluukku Kirjallisuutta...49 Rakennusten lämmöneristystä koskevia standardeja...50 LIITE 3 Selvitys vaipan ilmanpitävyydestä Johdanto Vaipan ilmanpitävyyden mittaukseen perustuva selvitys Mittausmenetelmä Selvityksen sisältö Muuhun menettelyyn perustuva selvitys vaipan ilmanpitävyydestä...52 LIITE 4 Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen laskenta Johdanto Määritelmiä Käsitteitä Lämmöntalteenotto erikoistapauksissa Käytetyt merkinnät Rakennuksen ilmanvaihto Rakennuksen ilmavirrat
5 3.2 Laskennassa käytettävät ilmavirrat Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen laskenta perusmenetelmällä Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton lämpötilahyötysuhteet Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen laskenta lämmöntarveluvuilla Ilmanvaihdon lämmityksen energiantarve Poistoilmasta talteenotettu lämpöenergia Vuosihyötysuhteen laskenta Laskentaesimerkkejä Pientaloesimerkki Toimistotaloesimerkki Säätiedot ja lämmöntarveluvut Ulkolämpötilojen pysyvyystiedot Lämmöntarveluvun laskenta Kirjallisuutta...79 LIITE 5 Esimerkkejä lämpöhäviöiden tasauslaskelmista Pientaloesimerkit Suuri ikkunapinta ala Ei lämmöntalteenottoa Hirsitalo Asuinkerrostaloesimerkit Parempi ilmanpitävyys Matalaenergiatalo Toimistotaloesimerkit Puolet julkisivusta lasia Lasinen kaksoisjulkisivu Teollisuusrakennus Tyhjät määräystenmukaisuuden osoittamistaulukot
6 1 Johdanto Rakennusten energiatehokkuuden parantamisen taustalla on Kioton ilmastosopimus sekä Suomen energia ja ilmastostrategia, jonka tavoitteena on kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen. Rakennusten energian käyttö aiheuttaa noin 30 % Suomen kasvihuonekaasupäästöistä. Energian käytöstä rakennusten osuus oli lähes 40 % vuonna Vuonna 2003 tehdyn rakentamismääräysten muutoksen avulla rakennusten energiankulutuksesta pyrittiin säästämään % aiempaan määräystasoon verrattuna. Ympäristöministeriö on antanut kesällä 2007 uudet rakennuksen energiatehokkuutta ja lämpöhäviöitä koskevat vaatimukset. Rakennuksen energiatehokkuutta ja lämpöhäviötä käsitellään seuraavissa Suomen rakentamismääräyskokoelman osissa C3 Rakennuksen lämmöneristys, Määräykset 2007 C4 Lämmöneristys, Ohjeet 2003 D2 Rakennusten sisäilmasto ja ilmanvaihto, Määräykset ja ohjeet D3 Rakennuksen energiatehokkuus, Määräykset ja ohjeet 2007 D5 Rakennuksen energiankulutuksen ja lämmitystehontarpeen laskenta, Ohjeet Rakentamismääräysten uudistaminen on osa rakennusten energiatehokkuusdirektiivin toimeenpanoa Suomessa. Tässä yhteydessä ei lämpöhäviön vaatimustasoa ole varsinaisesti kiristetty. Uudistetut määräykset mahdollistavat aiempaa suuremman joustavuuden suunnittelutyössä. Uutena asiana on otettu mukaan vaipan ilmanpitävyyden käyttömahdollisuus kokonaislämpöhäviöiden tasauksessa. Lämpöhäviöiden tasaus ohjaa kokonaisvaltaisempaan ajatteluun, jossa vaatimusten kohteena nähdään pikemminkin rakennus kuin sen komponentit erikseen. Opas käsittelee rakentamismääräyskokoelman osien C3, D2 ja D3 lämpöhäviön vaatimustenmukaisuuden osoittamista. Lisäksi se pyrkii selventämään määräyksiin liittyviä tulkintoja. Luvussa 4 esitetään yksityiskohtaisesti ja esimerkkilaskelmin matalaenergiarakennuksen lämpöhäviötason saavuttamisesta. Oppaan rakenne esitetään kuvassa 1. Liite 1 Tasauslaskentalomake ja sen täyttöohje 1 Johdanto 2 Määritelmiä ja käsitteitä 3 Määräystenmukaisuuden osoittaminen 4 Matalaenergiarakennuksen lämpöhäviö Tasauslaskentaopas 2007 Rakennuksen lämpöhäviön määräystenmukaisuuden osoittaminen Liite 2 Liite 3 Liite 4 Lämmönjohtavuus ja lämmönläpäisykertoimen laskenta Selvitys vaipan ilmanpitävyydestä Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen laskenta Liite 5 Esimerkkejä lämpöhäviön tasauslaskelmista Kuva 1. Oppaan rakenne. Oppaan liitteissä käsitellään yksityiskohtaisemmin tasauslaskentalomake, U arvon laskenta, vaipan ilmanpitävyyden osoittaminen ja lämmöntalteenoton (LTO) vuosihyötysuhteen laskenta. Liitteessä 5 on esimerkkilaskelmia eri rakennustyyppien lämpöhäviöiden tasauksesta. 6
7 2 Määritelmiä ja käsitteitä Lämmönläpäisykerroin (U arvo) ilmoittaa lämpövirran tiheyden, joka jatkuvuustilassa läpäisee rakennusosan, kun lämpötilaero rakennusosan eri puolilla olevien ilmatilojen välillä on yksikön suuruinen (osa C3). Lämmönläpäisykertoimen vertailuarvo tarkoittaa rakentamismääräyskokoelman osan C3 kohdissa ja rakennusosalle esitettyä lämmönläpäisykertoimen arvoa. Vuotoilmakertoimen vertailuarvo tarkoittaa rakentamismääräyskokoelman osan D3 kohdassa esitettyä vuotoilmakertoimen arvoa, joka on 0,16 kertaa tunnissa. Ikkunapinta alan vertailuarvo on 15 % maanpäällisten kerrosten yhteenlasketusta kerrostasoalasta kuitenkin enintään 50 % julkisivupinta alasta (osa C3 kohta 3.2.4). Ikkunapinta ala sisältää sekä lämpimien että puolilämpimien tilojen julkisivujen ikkunat ja kattoikkunat. Tasauslaskennassa vertailuikkunapinta ala jaetaan näiden kesken suunniteltujen ikkunapinta alojen suhteessa. Poistoilman (jäteilman) lämmöntalteenoton vertailuarvo tarkoittaa rakentamismääräyskokoelman osan D2 määräyksessä esitettyä ilmanvaihdon poistoilman lämmöntalteenoton (LTO) vaatimusta, joka pienentää 30 % ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsemaa lämpömäärää. Jäteilma on poistoilmaa, joka johdetaan rakennuksesta ulos. Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsemalla lämpömäärällä tarkoitetaan sitä lämpömäärää, joka tarvitaan ilmanvaihdon ilmavirran lämmittämiseksi ulkoilman lämpötilasta huonelämpötilaan (osa D2). Lämmöntalteenoton vähimmäisvaatimuksen täyttyminen edellyttää, että poistoilmasta talteenotettu lämpömäärä käytetään vaadittavalta osaltaan rakennuksen tuloilman tai tilojen lämmitykseen lämmityskauden aikana. Vertailuratkaisu tarkoittaa lämpöhäviöiden tasauslaskelmassa vertailukohtana käytettävää suunnitelmaa, jossa kunkin rakennusosan lämmönläpäisykerroin, yhteenlaskettu ikkunapinta ala, rakennuksen vuotoilmakerroin ja ilmanvaihdon poistoilman lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde ovat vertailuarvojen mukaisia. Vertailuratkaisun mukaisen rakennuksen ulottuvuudet, mitat ja pintaalat ovat lämpöhäviön tasauslaskelmassa samat kuin suunnitellun kohderakennuksen kuitenkin niin, että yhteenlaskettu ikkunapinta ala on vertailuarvon mukainen (vaipan kokonaispinta ala ei muutu). Suunnitteluratkaisu tarkoittaa kohderakennuksen toteutettavaksi aiottua suunnitelmaa. Vertailulämpöhäviö tarkoittaa vertailuratkaisun mukaisen rakennuksen vaipan, vuotoilman ja ilmanvaihdon yhteenlaskettua lämpöhäviötä, johon suunnitteluratkaisun vastaavaa lämpöhäviötä verrataan. Rakennuksen lämpöhäviöiden tasaus on laskennallinen menettelytapa lämpöhäviölle asetetun vaatimuksen täyttämiseksi. Jonkin osatekijän (vaippa, vuotoilma, ilmanvaihto) 7
8 vertailulämpöhäviötä suurempi lämpöhäviö edellyttää vähintään vastaavaa lämpöhäviön vähentämistä toisen osatekijän kohdalla. Määräystenmukaisuus osoitetaan erikseen lämpimille tiloille ja puolilämpimille tiloille. Lämpimien tilojen lämpöhäviöiden pienentämisestä ei voi saada etua puolilämpimien tilojen lämpöhäviöiden tasauksessa. Ilmoitettu lämmönjohtavuus tarkoittaa valmistajan ilmoittamaa CE merkityn lämmöneristeen tai lämmöneristeenä käytettävän tuotteen lämmönjohtavuuden mittaustuloksiin ja niiden tilastolliseen käsittelyyn perustuvaa lämmönjohtavuuden arvoa. Vaatimukset lämmönjohtavuuden mittauksille ja tilastolliselle käsittelytavalle määritellään ao. tuotestandardissa tai ETA hyväksynnässä. Lämmönjohtavuuden suunnitteluarvo tarkoittaa rakennusaineen suunnittelukäyttöön tarkoitettua lämmönjohtavuuden arvoa, joka pätee suunnitelman mukaisessa käyttökohteessa. Rakennuksen poistoilman (jäteilman) lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde on lämmöntalteenottolaitteistolla talteenotettavan ja hyödynnettävän lämpömäärän suhde rakennuksen ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsemaan lämpömäärään, kun lämmöntalteenottoa ei ole. Rakennuksen poistoilman lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteella ei tarkoiteta yksittäisen ilmanvaihtokoneen tuloilman lämmittämisen vuosihyötysuhdetta. Vuotoilmanvaihdon lämmityksen tarvitsemaa lämpömäärää ei oteta vuosihyötysuhteen laskennassa huomioon. 8
9 3 Määräystenmukaisuuden osoittaminen 3.1 Tasauslaskenta Tasauslaskennan periaatteet Rakennuksen lämpöhäviöiden tasauslaskennalla osoitetaan rakennuksen lämpöhäviölle asetetun vaatimuksen täyttyminen. Jonkin osatekijän (vaippa, vuotoilma, ilmanvaihto) vertailulämpöhäviötä suurempi lämpöhäviö edellyttää vähintään vastaavaa lämpöhäviön vähentämistä toisen osatekijän kohdalla. Rakentamismääräysten osassa D3 rakennuksen lämpöhäviölle asetettu vaatimus täytetään, kun tasauslaskelmalla osoitetaan, että rakennuksen vaipan, vuotoilman ja ilmanvaihdon yhteenlaskettu lämpöhäviö on enintään vertailuratkaisun mukainen (D3, kohta 2.2.1). Kuvassa 2 esitetään rakennuksen lämpöhäviön tasauslaskennan vaiheet ja määräystenmukaisuuden osoittaminen. Rakennuksen pinta alat ja tilavuudet Rakennusosien pinta alat, A Rakennusosien lämmönläpäisykertoimet, U Ilmanvuotoluku n 50 Vuotoilmavirta q v, v Ilmanvaihdon ilmavirta, q v, p Poistoilman LTO:n vuosihyötysuhde η a Vaipan lämpöhäviö Vuotoilman lämpöhäviö Ilmanvaihdon lämpöhäviö Määräystenmukaisuuden osoittaminen Tarkistetaan, että vaipan, vuotoilman ja ilmanvaihdon yhteenlaskettu lämpöhäviö on enintään vertailuarvon suuruinen vertailuikkunapinta alan vaatimus täyttyy U arvojen enimmäisarvoja ei ylitetä vaipan lämpöhäviövaatimus täyttyy Kuva 2. Rakennuksen lämpöhäviön tasauslaskennan vaiheet ja määräystenmukaisuuden osoittaminen. Lämpöhäviöiden tasauskohteet ovat rakennusosien lämmönläpäisykertoimet (U arvot) ikkunapinta ala ilmanvuotoluku ja vuotoilmavirta ilmanvaihdon poistoilman lämmöntalteenoton (LTO) vuosihyötysuhde. Muut lähtö ja laskentatiedot ovat vertailuratkaisussa ja suunnitteluratkaisussa samoja eikä niitä voi käyttää lämpöhäviöiden tasaukseen. Seuraavassa on selvyyden vuoksi lueteltu sellaisia rakennuksen lämpöhäviöihin ja lämmitysenergiankulutukseen vaikuttavia tekijöitä ja ratkaisuja, joita ei voi hyödyntää lämpöhäviöiden tasauksessa 9
10 ilmanvaihtoa tulee käyttää ja ohjata tarpeen mukaan, mutta suunnitteluratkaisussa ei saa käyttää pienempää ilmanvaihdon ilmavirtaa kuin vertailuratkaisussa tulo tai poistoilmaikkuna eivät ole määräysten tarkoittamia LTO ratkaisuja, eikä niissä myöskään voi käyttää muista ikkunoista poikkeavasti määritettyjä U arvoja tasauslaskelmissa, jollei selvityksin toisin osoiteta esimerkiksi lämmitysvesivaraajaa lämmittävä ilmanvaihdon LTO ratkaisu hyväksytään LTOratkaisuksi vain siltä osin kuin talteenotettu lämpö käytetään tuloilman tai tilojen lämmitykseen osan D3 kohdan mukaisesti laitesähkönkulutus, kuten esimerkiksi ilmanvaihdon puhaltimien ja pumppujen sähkönkulutus, ei kuulu tasausmenettelyn piiriin. Rakennus voidaan tarvittaessa jakaa toiminnallisesti itsenäisiin osiin, joiden määräystenmukaisuus osoitetaan erikseen (esimerkiksi toimistorakennuksen maanalaiset pysäköintitilat ja vastaavat). Toiminnallisesti itsenäiset osat käsitellään kuten erilliset rakennukset, joten yhden osan kerrostasoalaa tai lämpöhäviötä ei voi hyödyntää toisen osan määräystenmukaisuuden osoittamisessa. Kaikki keinot rakennuksen energiatehokkuuden ja sisäilmaston parantamiseksi ovat suositeltavia. Rakennuksen saa aina rakentaa määräysten vaatimuksia paremmaksi. Kuvassa 3 esitetään rakennuksen lämpöhäviön tasauslaskennan lähtötietojen vaihtoehtoisia määrittämistapoja. Tasauslaskenta tarkistetaan, että vaipan, vuotoilman ja ilmanvaihdon yhteenlaskettu lämpöhäviö on enintään vertailuarvon suuruinen Vuotoilmavirta q v,v Osa D3 Ilmanvuotoluku n 50 Ilmanvuotoluku osan D3 mukaan Muu hyväk Ilmanvuotoluvun mittaus syttävä SFS EN tapa Poistoilman LTO:n vuosihyötysuhde η a Rakennusosan lämmönläpäisykerroin U 0,6 x η Muu hyväksyttävä laskentatapa Osa C4 EN laskentastandardit Muu hyväksyttävä laskentatapa LTO:n lämpötilahyötysuhde η Rakennusaineen lämmönjohtavuuden suunnitteluarvo EN 308 Muu hyväksyttävä tapa Taulukoidut arvot Lämmöneristeet EN tuote Kansallinen osa C4 tai λ n arvon standardit sertifikaatti EN ISO tyyppihyväksyntä ja päätös EN ISO Muu hyväksyttävä tapa Kuva 3. Rakennuksen lämpöhäviön tasauslaskennan lähtötietojen vaihtoehtoisia määrittämistapoja. 10
11 3.1.2 Lämpöhäviövaatimuksen täyttymisen ehdot Sen lisäksi, että rakennuksen vaipan, vuotoilman ja ilmanvaihdon yhteenlaskettu lämpöhäviö on enintään vertailuratkaisun suuruinen, tulee tasauslaskennan täyttää seuraavat ehdot: Pinta alat Vertailuikkunapinta ala on 15 % yhteenlasketuista maanpäällisistä kerrostasoaloista, mutta kuitenkin enintään 50 % julkisivujen pinta alasta Valoaukon pinta ala on asuinhuoneissa vähintään 10 % lattiapinta alasta (RakMK osa G1) Rakennusosien yhteenlaskettu pinta ala on sama vertailu ja suunnitteluratkaisuissa Rakennusosien U arvot ja vaipan lämpöhäviö Vertailuratkaisun U arvot ovat osan C3 vertailuarvojen suuruisia Suunnitteluratkaisun U arvot ovat enintään enimmäisarvojen suuruisia Vaipan suunnittelu ja vertailuratkaisun ominaislämpöhäviön suhde on enintään 1,2 (RakMK osa C3, kohta 3.1.2) Lisäselvitykset Jos lämpöhäviölaskelmissa vaipan ilmanvuotoluvun n 50 suunnitteluarvo on alle 4 1/h, ilmanpitävyydestä on esitettävä lisäselvitys Jos lämpöhäviölaskelmissa LTO:n vuosihyötysuhteen suunnitteluarvo on suurempi kuin 30 %, vuosihyötysuhteesta on esitettävä lisäselvitys. Taulukossa 1 esitetään rakennusosien lämmönläpäisykertoimien vertailuarvot. Lisäksi esitetään suunnitteluratkaisussa käytettävien lämmönläpäisykertoimien enimmäisarvot. Kylmäsiltoja lukuun ottamatta ei minkään yksittäisen rakennusosan lämmönläpäisykerroin saa ylittää enimmäisarvoja. Kylmäsiltoja käsitellään tarkemmin kohdassa
12 Taulukko 1. Rakennusosien lämmönläpäisykertoimien vertailuarvot ja suunnitteluratkaisussa käytettävien lämmönläpäisykertoimien enimmäisarvot. U arvot, W/(m² K) RAKENNUSOSAT Enimmäisarvo Lämpimät tilat Ulkoseinä 0,24 0,60 Yläpohja 0,15 0,60 Alapohja (ulkoilmaan rajoittuva) 0,15 0,60 Alapohja (ryömintätilaan rajoittuva) 0,19 0,60 Alapohja (maanvastainen) 0,24 0,60 Muu maanvastainen rakennusosa 0,24 0,60 Ikkunat 1,40 1,80 Ulko ovet 1,40 Kattoikkunat 1,50 1,80 Puolilämpimät tilat Ulkoseinä 0,38 0,60 Yläpohja 0,28 0,60 Alapohja (ulkoilmaan rajoittuva) 0,28 0,60 Alapohja (ryömintätilaan rajoittuva) 0,28 0,60 Alapohja (maanvastainen) 0,34 0,60 Muu maanvastainen rakennusosa 0,34 0,60 Ikkunat 1,80 2,80 Ulko ovet 1,80 Kattoikkunat 1,80 2,80 Lämpimän ja puolilämpimän tilan väliset rakenteet Seinä ja välipohja 0,6 Ikkunat ja ovet 2,80 Jäähdytettävän kylmän tilan ja muiden tilojen väliset Seinä ja välipohja 0,38 Ovet 1, Esimerkki lämpöhäviövaatimuksen täyttämisestä Seuraavassa on esimerkki 1 kerroksisen erillisen pientalon lämpöhäviövaatimuksen täyttämisestä. Taulukossa 1 esitetään kohteen laajuustiedot. Taulukossa 2 esitetään rakennusosien pinta alat ja U arvot. Suuren ikkunapinta alan takia esimerkkipientalon vaipan lämpöhäviö on yli 20 % suurempi kuin vertailuratkaisun. Vaipan lämpöhäviötä on pienennettävä siten, että lämpöhäviö on enintään 20 % suurempi kuin vertailulämpöhäviö. Taulukossa 3 esitetään tilanne sen jälkeen, kun vaipan lämpöhäviötä on pienennetty parantamalla ikkunoiden U arvoa. Parannusten jälkeenkin vaipan lämpöhäviö on 14 % suurempi kuin vertailuratkaisun lämpöhäviö. Ylimenevä osuus voidaan tasata vuotoilman tai ilmanvaihdon ominaislämpöhäviöitä pienentämällä. Vaipan ilmanvuotoluku on vertailuarvon mukainen. Ilmanvaihdon lämpöhäviötä pienennetään valitsemalla vertailutasoa parempi ilmanvaihdon lämmöntalteenottolaite, jolla lisäselvityksen mukaan ilmanvaihtojärjestelmän lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde saadaan nostettua 30 %:sta 60 %:iin (taulukko 4). Parannuksen jälkeen rakennuksen yhteenlaskettu ominaislämpöhäviö on pienempi kuin vertailulämpöhäviö. Suunnitteluratkaisu täyttää lämpöhäviövaatimuksen. 12
13 Taulukko 1. Esimerkkipientalon laajuustiedot. Rakennuksen laajuustiedot Rakennustilavuus 522 rak m³ Maanpäälliset kerrostasoalat yhteensä 163 m² Kerroskorkeus 3,0 m Huonekorkeus 2,6 m Ilmatilavuus, V, lämpimät tilat 382 m³ Julkisivupinta ala 146 m² Taulukko 2. Esimerkkipientalon vaipan ominaislämpöhäviö on suurempi kuin vertailuratkaisun ominaislämpöhäviö. Suuren ikkunapinta alan takia vaipan lämpöhäviö on yli 20 % suurempi kuin vertailuratkaisun. Vaipan lämpöhäviötä on pienennettävä siten, että lämpöhäviö on enintään 20 % suurempi kuin vertailulämpöhäviö. Perustiedot RAKENNUSOSAT Lämpimät tilat Pinta alat, m² [A] U arvot, W/(m² K) [U] Lämpöhäviöiden tasaus Ominaislämpöhäviö, W/K [H joht = A x U] Suunnitteluratkaisu Enimmäisarvo Vertailuratkaisu Ulkoseinä ,24 0,60 0,24 27,2 21,3 Yläpohja ,15 0,60 0,15 22,1 22,1 Alapohja (ulkoilmaan rajoittuva) 0,15 0,60 Alapohja (ryömintätilaan rajoittuva) 1) 0,19 0,60 Alapohja (maanvastainen) 147 0,24 0,60 0,24 35,3 35,3 Muu maanvastainen rakennusosa 0,24 0,60 Ikkunat 24,5 49,0 1,40 1,80 1,40 34,3 68,6 Ulko ovet 8,2 1,40 1,40 11,5 11,5 Kattoikkunat 1,50 1,80 Lämpimät tilat yhteensä ,3 158,7 < Taulukko 3. Esimerkkipientalon vaipan ominaislämpöhäviötä on pienennetty parantamalla ikkunoiden U arvoa. Vaipan ominaislämpöhäviö on 14 % suurempi kuin vertailuratkaisun. Ylimenevä osuus on tasattava vuotoilman tai ilmanvaihdon ominaislämpöhäviöitä pienentämällä. Perustiedot RAKENNUSOSAT Lämpimät tilat Pinta alat, m² [A] Vertailuratkaisu U arvot, W/(m² K) [U] Lämpöhäviöiden tasaus Ominaislämpöhäviö, W/K [H joht = A x U] Suunnitteluratkaisu Enimmäisarvo Ulkoseinä ,24 0,60 0,24 27,2 21,3 Yläpohja ,15 0,60 0,15 22,1 22,1 Alapohja (ulkoilmaan rajoittuva) 0,15 0,60 Alapohja (ryömintätilaan rajoittuva) 1) 0,19 0,60 Alapohja (maanvastainen) 147 0,24 0,60 0,24 35,3 35,3 Muu maanvastainen rakennusosa 0,24 0,60 Ikkunat 24,5 49,0 1,40 1,80 1,20 34,3 58,8 Ulko ovet 8,2 1,40 1,40 11,5 11,5 Kattoikkunat 1,50 1,80 Lämpimät tilat yhteensä ,3 148,9 < 13
14 Taulukko 4. Esimerkkipientalon ilmanvaihdon ominaislämpöhäviötä on pienennetty parantamalla ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhdetta 30 %:sta 60 %:iin. Vaipan ilmanvuotoluku on vertailuarvon mukainen. Rakennuksen ominaislämpöhäviö täyttää vaatimuksen. Ilmanvuotoluku, 1/h [n 50 ] Vuotoilmavirta, m³/s [q v, v = n 50 /25 x V/3600] Ominaislämpöhäviö, W/K [H vuotoilma = 1200 x q v, v ] VAIPAN ILMAVUODOT Vertailuarvarvarvarvratkaisratkaisu Suunnittelu Vertailu Suunnittelu Vertailu Suunnittelu Vuotoilma Lämpimät tilat 4,0 4,0 0,0170 0, ,4 20,4 ILMANVAIHTO Hallittu ilmanvaihto Poistoilmavirta, m³/s [q v, p ] LTO:n vuosihyötysuhde, % [η a ] Vertailuratkaisu Ominaislämpöhäviö, W/K [H iv = 1200 x q v, p x (1 η a )] Suunnitteluratkaisu Suunnitteluratkaisu Lämpimät tilat 0, ,5 25,4 Lämpimät tilat, ei LTO vaatimusta 0 Rakennuksen lämpöhäviöiden tasaus Ominaislämpöhäviö, W/K [H = H joht + H vuotoilma + H iv ] Vertailuratkaisu Lämpimien tilojen ominaislämpöhäviö yhteensä 195,2 194,7 3.2 Rakennuksen pinta alojen ja tilavuuksien määrittäminen Vaatimustenmukaisuuden osoittamista varten on määritettävä seuraavat lämpöhäviöiden tasauslaskelmissa tarvittavat rakennuksen pinta alat ja tilavuudet. Rakennustilavuus Rakennuksen tilavuudella tarkoitetaan tilaa, jota rajoittavat ulkoseinien ulkopinnat, alapohjan alapinta ja yläpohjan yläpinta. Milloin rakennuksessa ei ole yläpohjaa tai yläpohja liittyy ilman ullakkoa vesikattoon, katsotaan rajoittavaksi pinnaksi vesikaton yläpinta suojauksineen. Milloin rakennuksen alapohjan paksuutta ei voida arvioida, lasketaan alapohjan paksuudeksi 200 mm alapohjan yläpinnasta. Rakennuksen tilavuuden laskenta esitetään standardissa SFS Rakennuksen maanpäällisten kerrosten yhteenlaskettu kerrostasoala Maanpäällisten kerrosten kerrostasoala lasketaan rakennuksen kaikkien kokonaan tai osittain maan päällä sijaitsevien kerrosten kerrostasoalojen summana. Kerrostasoalat lasketaan kokonaisina riippumatta kerrostason sijainnista ja sen sisältämien huoneiden käyttötarkoituksista. Kerrostasoalaan lasketaan kaikki tilat riippumatta myös siitä, ovatko huoneet kylmiä vai lämpimiä. Kerrostasoala on kerrostason ala, jonka rajoina ovat kerrostasoa ympäröivien ulkoseinien ulkopinnat tai niiden ajateltu jatke ulkoseinän pinnassa olevien aukkojen ja koristeosien osalla. Kerrostasoala sisältää myös porrasaukot sekä alat, joissa huonekorkeus on alle 1600 mm. Rakennuksen kerrostasoalan laskenta esitetään standardissa SFS Julkisivupinta ala Julkisivupinta ala lasketaan ulkoseinien kokonaissisämittojen mukaan. Seinän korkeus tarkastelukohdassa on alapohjan yläpinnan ja yläpohjan alapinnan välinen pystysuuntainen etäisyys. Ulkoseinän leveys on vaakasuora etäisyys ulkoseinän sisäpinnan nurkasta seuraavaan ulkoseinän 14
15 sisäpinnan nurkkaan. Julkisivupinta ala sisältää ulkoseinien lisäksi siinä olevien ikkunoiden ja ovien pinta alat. Kerroskorkeus Rakennuksen kerroskorkeus on keskimääräinen kerroskorkeus. Kerroskorkeus mitataan alemman kerroksen lattian pinnasta välittömästi yläpuolella olevan kerroksen lattian pintaan. Välipohja sisältyy kerroskorkeuteen. Ala ja yläpohja voidaan ottaa kerroskorkeutta laskettaessa huomioon kuten rakennustilavuutta laskettaessa. Huonekorkeus Rakennuksen huonekorkeus on keskimääräinen huonekorkeus. Huonekorkeus mitataan huoneen lattian pinnasta huoneen katon alapintaan. Ilmatilavuus Rakennuksen ilmatilavuus on keskimääräisen huonekorkeuden ja kokonaissisämittojen mukaan lasketun huonealan tulo. Välipohjia ei lasketa ilmatilavuuteen. Väliseiniä ja välipohjia ei lasketa ilmatilavuuteen. Huoneen ilmatilavuus on sen sisäpintojen rajoittaman tilakappaleen tilavuus. Milloin huoneessa on alakatto, jonka pinta alasta aukkojen osuus on vähemmän kuin puolet, katsotaan huonetta yläpuolelta rajoittavaksi pinnaksi alakaton alapinta. Huoneen tilavuuden laskennassa ei oteta huomioon vähäisten palkkien, pilareiden, ovi ja ikkunasyvennysten, listojen ja vastaavien vaikutusta. Kaikkien rakennuksen tilojen tilavuus voidaan laskea kuten huoneen tilavuus. Huoneen tilavuuden laskenta esitetään standardissa SFS Rakennuksen vaipan lämpöhäviö Rakennuksen vaipan lämpöhäviön laskenta Rakennuksen vaipan lämpöhäviö lasketaan yhtälön (1) mukaan H joht = (U (U ulkoseinä ikkuna A A ulkoseinä ikkuna ) + (U ) + (U ovi A yläpohja ovi ) A yläpohja ) + (U alapohja A alapohja ) + (1) jossa H joht U A rakennusosien yhteenlaskettu ominaislämpöhäviö, W/K rakennusosan lämmönläpäisykerroin, W/(m²K) rakennusosan pinta ala, m². Rakennuksen vertailulämpöhäviön laskennassa käytetään rakentamismääräyskokoelman osan C3 kohdassa 3.2 esitettyjä rakennusosakohtaisia lämmönläpäisykertoimia ja ikkunapinta alan vertailuarvoa. Rakennuksen suunnitteluratkaisun lämpöhäviön laskennassa käytetään suunniteltuja rakennusosakohtaisia lämmönläpäisykertoimia ja ikkunapinta aloja. 15
16 3.3.2 Rakennusosien pinta alojen määrittäminen Vaatimustenmukaisuutta osoitettaessa määritetään lämpöhäviöiden tasauslaskelmissa tarvittavat vaipan eri rakennusosien pinta alat kokonaissisämittojen mukaan Ulkoseinä Ulkoseinien pinta ala määritetään kokonaissisämittojen mukaan. Seinän korkeus tarkastelukohdassa on alapohjan yläpinnan ja yläpohjan alapinnan välinen pystysuuntainen etäisyys. Jos yläpohjan alapuolella on ilmaväli ja sisäverhous tai ilmaväli ja alas laskettu katto, katsotaan ilmaväliä rajoittava yläpinta yläpohjan alapinnaksi. Kun yläpohja on kallistettu, lasketaan korkeudeltaan muuttuvalle ulkoseinälle keskimääräinen korkeus, jota käytetään pinta alan laskennassa. Ulkoseinän leveys on vaakasuora etäisyys seinän sisäpinnan nurkasta seuraavaan seinän sisäpinnan nurkkaan. Ulkoseinällä olevien ikkunoiden ja ovien yhteenlaskettu pinta ala ei sisälly ulkoseinän pinta alaan, vaan tämä osuus vähennetään korkeuden ja leveyden avulla laskettavasta pinta alasta. Ikkunoiden ja ovien pinta alat lasketaan kehän ulkomittojen mukaan. Väliseinien ja välipohjien sekä ulkoseinän liittymän kohdat sisältyvät ulkoseinän pinta alaan. Ikkunat ja ovet Yksittäisen ikkunan ja oven pinta ala lasketaan kehän ulkomittojen mukaan. Lämpöhäviöiden tasauslaskelmassa ikkunaksi katsotaan läpinäkyvällä tai valoa läpäisevällä lasituksella varustettu avautumaton ja avattava ikkunarakenne. Lisäksi yhteenlaskettuun ikkunapinta alaan luetaan mukaan valoaukolla varustetut ovet silloin, kun ovi ei ole tilan käyttötarkoituksen mukainen kulkutie sisätilasta ulos, ulkotilaan tai kylmään tilaan. Esimerkiksi ns. ranskalaiselle parvekkeelle johtava valoaukollinen ovi luetaan mukaan yhteenlaskettuun ikkunapinta alaan, kun taas tavanomainen parvekeovi katsotaan ikkunapinta alaan kuulumattomaksi oveksi. Kupumaisen kattoikkunan ja valoaukollisen savunpoistoluukun kehän ulkomitat lasketaan liitteen 2 kohdan mukaisesti. Yläpohja Yläpohjan pinta ala määritetään kokonaissisämittojen mukaan soveltaen edellä ulkoseinille esitettyä periaatetta. Kallistetun yläpohjan pinta ala määritetään siten, että yläpohjan pituus ja leveys määritetään yläpohjan alapinnan suunnassa. Kattoikkunoiden yhteenlaskettu pinta ala ei sisälly yläpohjan pinta alaan vaan ikkunoiden yhteenlaskettuun pinta alaan, joten se vähennetään yläpohjan pituuden ja leveyden perusteella lasketusta pinta alasta. Väliseinien ja yläpohjan liittymien kohdat sisältyvät yläpohjan pinta alaan. 16
17 Yläpohjan läpivientejä kuten kanavat, hormit ja tuuletusputket ei vähennetä yläpohjan pinta alasta. Alapohja Alapohjan pinta ala määritetään kokonaissisämittojen mukaan soveltaen edellä ulkoseinille esitettyä periaatetta. Väliseinien ja alapohjan liittymien kohdat sisältyvät alapohjan pinta alaan. Alapohjan läpivientejä kuten kanavat, pilarit, viemärit ja vesijohdot ei vähennetä alapohjan pinta alasta. Vaipan osan (julkisivu, yläpohja, alapohja) rinnakkaiset rakenteet Kun samassa vaipan osassa (julkisivu, yläpohja, alapohja) on rinnakkain rakenteeltaan ja lämmönläpäisykertoimeltaan erilaisia osa alueita, määritetään suunnitelman perusteella osaalueiden väliset rajat tarkasteltavan vaipan osan (julkisivu, yläpohja, alapohja) sisäpinnan puolella. Rajaviivalle annetaan tarkka sijainti tarkoituksenmukaisella tavalla silloinkin, kun suunnitelmassa osa alueen (esimerkiksi seinärakenteen) vaihtuminen toiseksi tapahtuu tarkkaan rajaviivaan verrattuna leveähköllä vyöhykkeellä. U arvoltaan erilaisten osa alueiden pinta alat lasketaan sisämittojen ja osien välisten rajaviivojen perusteella Rakennusosien lämmönläpäisykertoimet Rakentamismääräyskokoelman osa C3 sisältää rakennuksen lämmöneristystä koskevat vaatimukset sekä vertailulämpöhäviön laskennassa käytettävät lämmönläpäisykertoimien vertailuarvot. Siinä ilmoitetaan myös rakennusosien lämmönläpäisykertoimien eli U arvojen enimmäisarvot, joita ei saa lämpöhäviöiden tasauksessa ylittää. Rakentamismääräyskokoelman osa C4 sisältää verraten kattavan ohjeiston rakennusosien ja komponenttien lämmönläpäisykertoimen määrittämiseen. Se riittää U arvojen suunnitteluarvojen määrittämiseen. Myös muita tarkkuudeltaan vähintäänkin yhtä hyviä menetelmiä voidaan käyttää. Erityisesti EN standardien mukaiset menetelmät katsotaan hyväksyttäviksi. Lämmönjohtavuuden ja U arvon erilaisia laskentavaihtoehtoja käsitellään tarkemmin liitteessä Alapohjarakenteet lämpöhäviöiden tasauslaskennassa Maanvastainen alapohja Maanvastaisen alapohjan lämmönläpäisykerroin sisältää alapohjarakenteen ja maan lämmönvastuksen. Maanvastainen alapohja katsotaan lämmönläpäisykertoimen laskennassa sisä ja ulkoilman väliseksi rakennusosaksi osan C4 mukaisesti. Maanvastaisen alapohjan lämmöneristys pitää suunnitella osan C3 kohdan mukaisesti yhdessä routaeristyksen kanssa ja toteuttaa siten, että vältytään routavaurioilta. Asianmukaisen routaeristyksen suunnitteluun ja rakentamiseen on kiinnitettävä erityistä huomiota varsinkin silloin, kun maanvastainen alapohja toteutetaan vertailuarvoja paremmin eristävänä. Ryömintätilainen alapohja 17
18 Jos alapohja rajoittuu tuuletettuun ryömintätilaan, jonka tuuletusaukkojen määrä on enintään 8 promillea alapohjan pinta alasta, kerrotaan alapohjan ominaislämpöhäviö lämpöhäviöiden tasauslaskennassa luvulla 0,8. Tällä tavalla otetaan huomioon ryömintätilan ilman ulkoilmaa korkeampi vuotuinen keskilämpötila. Alapohjan lämpöhäviö on redusoitu tällöin vastaamaan sisäja ulkoilman lämpötilaeroa ja voidaan siten laskea yhteen rakennuksen vaipan muiden osien lämpöhäviöiden kanssa. Jos ryömintätilaisen alapohjan tuuletusaukkojen määrä on yli 8 promillea alapohjan pinta alasta tai lämmönläpäisykerroin on laskettu standardin EN ISO 13370:1998 mukaisella laskelmalla niin, että laskelmassa on otettu huomioon perusmuurin ja maaperän lämmönvastukset, alapohja käsitellään ulkoilmaan rajoittuvana alapohjana. Tällöin U arvon vertailuarvo on 0,15 W/(m² K) eikä lämpöhäviötä kerrota muuntokertoimella 0, Maanvastaisten rakennusosien ja alapohjien vertailuarvot Rakentamismääräyskokoelman osan C3 kohdissa ja esitetään maanvastaisen rakennusosan lämmönläpäisykertoimen vertailuarvot, jotka ovat lämpimän tilan rakennusosille 0,24 W/(m² K) ja puolilämpimän tilan 0,34 W/(m² K). Nämä arvot ovat selvästi suurempia kuin muilla alapohjarakenteilla. Taustalla on matalaan perustettujen rakennusten routavaurioriskin suureneminen, mikäli lämmön siirtyminen alapohjan läpi perusmaahan vähenee. Määräys edellyttääkin, että routaeristys tulee suunnitella yhdessä alapohjan lämmöneristyksen kanssa niin, että vältetään routavauriot. Kun alapohjan alla olevaan ryömintätilaan johtavien tuuletusaukkojen yhteenlaskettu pinta ala on enintään 8 promillea alapohjan pinta alasta, katsotaan alapohja ryömintätilaiseksi alapohjaksi, johon sovelletaan rakentamismääräyskokoelman osan C3 määräyksessä esitettyä lämmönläpäisykertoimen vertailuarvoa 0,19 W/(m 2 K). Jos tuuletusaukkojen yhteenlaskettu pintaala on edellä mainittua suurempi, katsotaan alapohja ulkoilmaan rajoittuvaksi alapohjaksi, jolloin lämmönläpäisykertoimen vertailuarvo on 0,15 W/(m 2 K). Tuuletusaukon pinta alaksi katsotaan aukon vapaan virtauspoikkipinnan ala, joka saadaan vähentämällä säleiden, ritilöiden tms. pintaalaosuus aukon kokonaisalasta. Lämmönläpäisykertoimen vertailuarvo on ryömintätilaiselle alapohjalle suurempi kuin ulkoilmaan rajoittuvalle alapohjalle. Perusteena on ryömintätilan ilman ulkoilmaa korkeampi lämpötila talvikautena. Täten ryömintätilaisen alapohjan määräys kohdistuu sisäilman ja ryömintätilan välissä olevaan alapohjarakenteeseen. Alapohjan lämmönläpäisykerroin lasketaan siten huoneilman ja ryömintätilan väliselle alapohjarakenteelle. Ryömintätilaisen alapohjan ulkopuolisena pintavastuksena käytetään laskelmissa arvoa R se = 0,17 (m 2 K)/W, kun taas ulkoilmaan rajoittuvalla alapohjalla käytetään arvoa R se = 0,04 (m 2 K)/W. Standardin EN ISO 13370:1998 kohdassa 10 esitetään ryömintätilaisen alapohjan lämmönläpäisykertoimen laskentamenetelmä. Esitetyssä menetelmässä lasketaan erikseen alapohjarakenteen, alapohjan alla olevien maakerrosten sekä ulkoilmaa vasten olevan perusmuurin lämmönläpäisykertoimet. Saatujen arvojen avulla lasketaan koko alapohjarakenteen lämmönläpäisykerroin olettaen alapohja aina huoneilman ja ulkoilman väliseksi rakennusosaksi. Kun osoitetaan ryömintätilaisen alapohjan vaatimustenmukaisuus standardin EN ISO 13370:1998 mukaisella laskelmalla, riittää pelkän alapohjarakenteen lämmönläpäisykertoimen laskenta, joten maaperän tai perusmuurin lämmönläpäisykerrointa ei tällöin saa ottaa huomioon. 18
19 3.3.6 Ikkunoiden, ovien ja tuuletusluukkujen vertailuarvot Rakentamismääräyskokoelman osassa C3 asetetut vertailuarvot ikkunan ja oven ja tuuletusluukun lämmönläpäisykertoimelle kohdistuvat rakenteen keskimääräiseen lämmönläpäisykertoimeen, joka lasketaan kehän (karmirakenteen) ulkomittojen mukaan. Ikkunoiden yhteenlasketulle pinta alalle asetetaan vertailuarvo osan C3 kohdassa Poikkeaminen vertailuarvosta on mahdollista, kun noudatetaan seuraavia periaatteita: Ikkunoiden yhteenlasketun pinta alan ylittäessä pinta alan vertailuarvon, tasataan ylittävästä pinta alasta aiheutuva lämpöhäviön lisäys Ikkunoiden yhteenlasketun pinta alan alittaessa pinta alan vertailuarvon, saa alituksen käyttää lämpöhäviöiden tasauslaskelmassa hyötynä. Jos suunnittelukohteessa on rakenteeltaan samanlaisia, mutta pinta alaltaan erilaisia ikkunoita, ovia tai tuuletusluukkuja, osoitetaan määräystenmukaisuus määrittämällä lämmönläpäisykerroin yleisimmin käytetyn pinta alan mukaiselle rakenteelle. Saatua U arvoa voidaan soveltaa kaikkiin samanlaisiin rakenneratkaisuihin pinta alan vaihtelusta riippumatta. Ikkunoiden lämmönläpäisykertoimen määräystenmukaisuuden osoittamiseen riittää myös, että näyttö on annettu ikkunarakenteella, jonka pinta ala on vähintään 1,4 m 2. Saatua U arvoa voidaan soveltaa ikkunapinta alasta riippumatta suunnittelukohteen kaikkiin rakenteeltaan samanlaisiin ikkunoihin. Mikäli ovi on käyttötarkoituksen mukainen kulkutie tilasta toiseen ja siihen sisältyy valoaukko, katsotaan määräystenmukaisuutta osoitettaessa valoaukko ovirakenteen osaksi, eikä sitä oteta huomioon laskettaessa yhteenlaskettua ikkunapinta alaa. Tällainen ovi on esimerkiksi valoaukollinen parvekeovi, jossa voi olla yksi tai kaksi ovilevyä lasituksineen. Tuuletusluukut eivät sisälly yhteenlaskettuun ikkunapinta alaan, vaan ne lasketaan ja otetaan huomioon erikseen kuten ovet Kylmäsiltojen huomioon ottaminen Määräys osassa C3 sallii kylmäsillat, mikäli niistä ei aiheudu kosteusteknistä haittaa. Ohjeen C4 kohtaan liittyvässä selostuksessa muistutetaan lisäksi, että oleskeluvyöhykkeellä tulee saavuttaa osan D2 mukaiset lämpöolot. Täten rakennusvaipan kaikki kylmäsillat tulee suunnitella kosteusteknisesti toimiviksi ja lämpöolojen kannalta haitattomiksi. Kun osoitetaan rakennusosien lämmönläpäisykertoimen määräystenmukaisuus, ei kaikkia rakennuksen vaipan kylmäsiltoja tarvitse ottaa huomioon. Lämmönläpäisykertoimessa otetaan huomioon vain ne kylmäsillat, jotka ovat ko. rakennusosaan olennaisesti kuuluvia komponentteja kuten lämmöneristyksen läpäisevät tai sitä paikallisesti ohentavat siteet, kannakset sekä tuki ja runkorakenteet. Tyypillistä on, että tällaisia kylmäsiltoja joudutaan tekemään ko. tyyppiseen rakennusosaan suunnittelukohteesta riippumatta ja ne ovat sen käytön välttämätön edellytys. Kylmäsiltatyypit, joita ei ole tarpeen ottaa huomioon osoitettaessa määräystenmukaisuus, ovat seuraavat: rakennuksen vaipan nurkkauksiin muodostuvat rakenteelliset tai geometriasta johtuvat kylmäsillat (ulkoseinien nurkkaus, ulkoseinän ja yläpohjan nurkkaus palkistoineen) 19
20 rakennuksen vaipan ja väliseinien tai välipohjien liitoksiin muodostuvat kylmäsillat (kantavat palkit tms. tukirakenteet) ikkuna ja oviaukkojen pielirakenteiden muodostamat kylmäsillat ulkoseinän, alapohjan ja perusmuurin liitokseen muodostuvat kylmäsillat (esim. perusmuurin päällä oleva puurunkoseinän alaohjauspuu) vaipan lämmöneristyksen läpäisevä tai sitä ohentava parvekkeen kannatus, kantava pilari tms. yksittäiselle suunnittelukohteelle ominainen ratkaisu vaipan lämmöneristyksen läpäisevä tai sitä ohentava hormi, kanava, putki tms. rakenne, joka yleensä on osa talotekniikan järjestelmää. 3.4 Rakennuksen vuotoilman lämpöhäviö Rakennuksen vuotoilman lämpöhäviön laskenta Rakennuksen vuotoilman lämpöhäviö lasketaan yhtälön (2) mukaan. H = ρ c vuotoilma q i pi v, vuotoilma (2) jossa H vuotoilma ρ i c pi q v,vuotoilma vuotoilman ominaislämpöhäviö, W/K ilman tiheys, 1,2 kg/m³ ilman ominaislämpökapasiteetti, 1000 Ws/(kgK) vuotoilmavirta, m³/s Vuotoilmavirta Vuotoilmavirta lasketaan yhtälöstä (3). q v, vuotoilma = n vuotoilma V/3600 (3) jossa q v,vuotoilma vuotoilmavirta, m³/s n vuotoilma rakennuksen vuotoilmakerroin, kertaa tunnissa, 1/h V rakennuksen ilmatilavuus, m³ 3600 kerroin, jolla suoritetaan laatumuunnos m³/h => m³/s, yksikkö on s/h Vuotoilmakerroin Rakennuksen vertailulämpöhäviön laskennassa käytetään rakennuksen vuotoilmakertoimena arvoa n vuotoilma = 0,16 1/h, mikä vastaa ilmanvuotolukua n 50 = 4,0 1/h. Rakennuksen vuotoilmakerroin lasketaan yhtälön (4) mukaan 20
21 n = vuotoilma n50/25 (4) jossa n vuotoilma rakennuksen vuotoilmakerroin, kertaa tunnissa, 1/h n 50 rakennuksen ilmanvuotoluku 50 Pa paine erolla, kertaa tunnissa, 1/h Ilmanpitävyyden osoittaminen Rakennuksen suunnitteluratkaisun lämpöhäviön laskennassa voidaan käyttää rakennuksen vuotoilmakertoimena arvoa n vuotoilma = 0,16 1/h, mikä vastaa ilmanvuotolukua n 50 = 4,0 1/h. Tällöin ilmanpitävyyttä ei tarvitse erikseen osoittaa. Pienempää ilmanvuotolukua voidaan käyttää, jos ilmanpitävyys osoitetaan joko jälkikäteen mittaamalla tai muulla menettelyllä. Rakentamismääräyskokoelman osan C3 kohta 2.3 sisältää toiminnallisen vaatimuksen rakennuksen vaipan ilmanpitävyydelle. Määräys velvoittaa huolehtimaan siitä, että sekä vaipan että tilojen välisten rakenteiden tulee olla niin ilmanpitäviä, että rakennuksen ilmanvaihtojärjestelmä voi toimia suunnitellusti. Rakenteisiin on tarvittaessa tehtävä erillinen ilmansulku. Erityistä huomiota tulee kiinnittää rakenteiden liitosten ja läpivientien suunnitteluun sekä rakennustyön huolellisuuteen. Ikkunan ja oven liittyminen ympäröiviin rakenteisiin tulee olla ilmanpitävä. Karmin ja puitteen tiivistämiseen käytettävien tarvikkeiden tulee olla sellaisia, että ne kestävät käytössä esiintyvät rasitukset oleellisesti vaurioitumatta. Pientaloissa alapohjan ja seinän sekä yläpohjan ja seinän liitokset on tehtävä erityisen huolellisesti, jotta hyvä ilmanpitävyys voidaan saavuttaa. Rakennuksen vaipan ilmanpitävyydelle esitetään määräyksiä myös rakentamismääräyskokoelman osassa C2 Kosteus (kohdat ja 4.1.2). Määräysten taustalla on toiminnallinen vaatimus siitä, ettei kosteaa sisäilmaa saa vuotaa haitallisessa määrin rakennuksen vaipan läpi kylmään suuntaan. Rakennuksen vaipan ilmanvuotoluku n 50 määritetään standardissa EN kuvatulla tavalla. Liitteessä 3 esitetään vaipan ilmanpitävyyden osoittamiseksi vaadittavan selvityksen tiedot. Mittaus Jälkikäteen tehtyjen mittausten perusteella määritettyä ilmanvuotolukua voidaan käyttää sellaisenaan suunnitteluratkaisun lämpöhäviön laskennassa. Jos ilmanpitävyys osoittautuu mittauksessa paremmaksi kuin alkuperäisessä suunnitteluratkaisussa käytetty arvo, voidaan parempi arvo hyödyntää tasauslaskelman ja energiatodistuksen päivityksessä. Ilmanvuotolukua n 50 = 4,0 1/h suurempaa arvoa ei tarvitse käyttää, vaikka ilmanpitävyys olisi mittaamalla todettu tätä huonommaksi. Tässä tilanteessa ilmanpitävyyden parantaminen vähintään vertailuarvon tasoon on energiatehokkuuden kannalta suositeltavaa ja toimivuuden kannalta yleensä välttämätöntä. Jos tasauslaskelmassa on käytetty parempaa ilmanpitävyyttä kuin jälkikäteen mittaamalla voidaan osoittaa eikä rakennuksen lämpöhäviövaatimus täyty, on vaipan ja ilmanvaihdon lämpöhäviötä pienennettävä vastaavasti. Tämän vuoksi suunnitteluratkaisun ilmanvuotolukuna ei ole syytä 21
22 käyttää liian optimistista arvoa, koska vaipan ja lämmöntalteenoton parantaminen jälkikäteen on vaikeaa. Muu menettely Ilmanvuotolukua n 50 = 4,0 1/h parempi ilmanpitävyys voidaan osoittaa myös muulla menettelyllä kuin jälkikäteen mittaamalla. Muulla menettelyllä tarkoitetaan esimerkiksi sellaista teollisen talonvalmistuksen laadunvarmistusmenettelyä, jolla lämpöhäviön laskennassa käytettävä ilmanpitävyys voidaan luotettavasti arvioida ennakolta. Laadunvarmistusmenettely sisältää yleensä ilmanpitävyyteen vaikuttavat vaiheet suunnittelussa, tuotannossa ja työmaatoiminnoissa sekä ulkopuolisen laadunvalvonnan. Ulkopuoliseen laadunvalvontaan kuuluu valmistajan sisäisen laadunvalvonnan katselmus, näytteenotto ja näytteiden testaus. 3.5 Ilmanvaihdon lämpöhäviö Ilmanvaihdon lämpöhäviön laskenta Rakennuksen ilmanvaihdon lämpöhäviö lasketaan yhtälön (5) mukaan H = ρ iv icpiqv,poistot d r tv 1 ( η ) a (5) jossa H iv ilmanvaihdon ominaislämpöhäviö, W/K ρ i ilman tiheys, 1,2 kg/m³ c pi ilman ominaislämpökapasiteetti, 1000 Ws/(kgK) q v, poisto poistoilmavirta, m³/s t d ilmanvaihtojärjestelmän keskimääräinen vuorokautinen käyntiaikasuhde, h/24h t v ilmanvaihtojärjestelmän viikoittainen käyntiaikasuhde, vrk/7 vrk r muuntokerroin, joka ottaa huomioon ilmanvaihtojärjestelmän vuorokautisen käyntiajan, kerroin r on 1,00 ympärivuorokautisessa käytössä, 0,93 päiväaikaisessa käytössä ja 1,07 yöaikaisessa käytössä. ilmanvaihdon poistoilman lämmöntalteenoton (LTO) vuosihyötysuhde. a Rakennuksen ilmanvaihdon lämpöhäviö lasketaan tarvittaessa erikseen jokaiselle ilmanvaihtokoneelle Ilmavirrat Ilmanvaihdon poistoilmavirta (q v, poisto ) määritetään osan D2 mukaan. Ilmanvaihdon ilmavirta on sama vertailu ja suunnitteluratkaisussa. Tasauslaskelmissa ilmanvaihdon käyntiaikatekijät (t d, r ja t v ) on sisällytetty ilmavirran q v, p lukuarvoon (q v, p = q v, poisto t d r t v ). Käyntiaikatekijä t d on ilmanvaihtolaitoksen keskimääräinen vuorokautinen käyntiaikasuhde, t v on ilmanvaihtolaitoksen viikoittainen käyntiaikasuhde ja r on kerroin, joka ottaa huomioon ilmanvaihtolaitoksen vuorokautisen käyntiajan. 22
23 Asuinrakennusten ilmavirtana käytetään tasauslaskelmissa yleensä käyttöajan tehostamatonta poistoilmavirtaa. Ilmanvaihto on käytössä jatkuvasti. Tyypillinen asuntoilmanvaihdon ominaisilmavirta on 0,35 0,50 (dm³/s)/m², mikä vastaa ilmanvaihtokerrointa 0,5 0,7 1/h. Asuinrakennusten poistoilman lämmöntalteenoton lämpötilahyötysuhde ja vuosihyötysuhde määritellään yleensä tällä poistoilmavirralla. Toimistorakennuksissa ilmavirtana voidaan tasauslaskelmissa yleensä käyttää käyntiajalla painotettua rakennuksen ilmanvaihtojärjestelmän poistoilmavirtaa. Toimistorakennuksissa poistoilman lämmöntalteenoton lämpötilahyötysuhde ja vuosihyötysuhde määritellään lämmityskauden yleisimmällä käyntiajan poistoilmavirralla Lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde Poistoilman LTO:n vuosihyötysuhde η a 0,6 x η Muu hyväksyttävä laskentatapa LTO:n lämpötilahyötysuhde η EN 308 Muu hyväksyttävä tapa Poistoilmasta lämmöntalteenottolaitteella hyödynnettävä lämpö voidaan laskea poistoilman lämmöntalteenoton lämpötilahyötysuhteen η avulla. Laskelmissa käytetään lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteena osan D2 mukaan lämmönsiirtimen tuloilman lämpötilahyötysuhdetta kerrottuna 0,6:lla, jollei selvityksin toisin osoiteta. Vertailuratkaisun mukaisen ilmanvaihdon poistoilman lämmöntalteenottolaitteiston lämmönsiirtimen tuloilman lämpötilahyötysuhde on 50 %, kun tulo ja poistoilman massavirrat ovat yhtä suuret. Vertailuratkaisussa lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteeksi saadaan näin η a = 0,6 50 % = 30 %. Poistoilman lämmöntalteenottolaitteistojen erityyppisten lämmönsiirtimien tuloilman lämpötilahyötysuhteet ovat tyypillisesti seuraavanlaisia: virtaavan väliaineen välityksellä lämpöä siirtävät lämmönsiirrinyhdistelmät; % ristivirtalevylämmönsiirtimet; % vastavirtalevylämmönsiirtimet; % regeneratiiviset lämmönsiirtimet; %. Laskennassa käytetään valmistajan ilmoittamaa standardin EN 308 mukaan mitattua tuloilman lämpötilahyötysuhdetta (tulo ja poistoilman massavirrat ovat yhtä suuret). Lämpötilahyötysuhde määritetään suunnitteluratkaisun poistoilmavirralla. Mikäli laskelmissa käytetään lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteena muuta kuin lämmönsiirtimen tuloilman lämpötilahyötysuhdetta kerrottuna 0,6:lla, on vuosihyötysuhteen osoittamisessa otettava 23
24 huomioon ainakin tulo ja poistoilmavirtojen suhde ja jäätymissuojauksen toiminta sekä mahdollinen tuloilman lämpötilan rajoittaminen. Poistoilman lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde esitetään kuvassa 3. Vuosihyötysuhde on lämmöntalteenottolaitteistolla vuodessa talteenotettavan ja hyödynnettävän energian (A B) suhde ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsemaan energiaan (A), kun lämmöntalteenottoa ei ole. B on ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia, kun lämmöntalteenotto on. Poistoilman lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde η a = (A B)/A. 30 Kesä 30 Kesä Sisäilman eli poistoilman lämpötila Sisäilman eli poistoilman lämpötila A: Ilmanvaihdon lämmitystarve ilman LTO:a A B: LTO:lla talteenotettu lämmitysenergia Lämpötila, C Ulkoilman lämpötilan pysyvyys Aika vuodessa, % Lämpötila, C B B: Ilmanvaihdon lämmitystarve, kun on LTO Ulkoilman lämpötilan pysyvyys Jäteilman lämpötila LTO:n jälkeen Poistoilman LTO:n vuosihyötysuhde (A B)/A eli talteensaatu energia jaettuna energiantarpeella Aika vuodessa, % Kuva 3. Poistoilman lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde on lämmöntalteenottolaitteistolla (LTO) talteenotettavan ja hyödynnettävän energian (A B) suhde ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsemaan energiaan A, kun lämmöntalteenottoa ei ole. 24
25 4 Matalaenergiarakennuksen lämpöhäviö Kun suunnitellaan matalaenegiarakennusta, tulisi rakennuksen laskennallisen lämpöhäviön olla enintään 60 % rakennukselle määritetystä vertailulämpöhäviöstä. Matalaenergiarakennuksen tilojen lämmitysenergiankulutus on tyypillisesti alle 50 % vertailuratkaisun kulutuksesta (kuva 4). 180 Lämpöhäviö 100 % 160 Lämpöenergia, kwh/brm² vuodessa Hyödynnetyt lämpökuormat (80 kwh/brm²) Tilojen lämmitysenergia 100 % (86 kwh/brm²) Vertailurakennus Lämpöhäviö 59 % Hyödynnetyt lämpökuormat (65 kwh/brm²) Tilojen lämmitysenergia 38 % (33 kwh/brm²) Matalaenergiarakennus Kuva 4. Lämpöhäviöiden pienentäminen (100 % => 59 %) vaikuttaa tehokkaasti vipuvaikutuksella lämmitysenergiankulutuksen pienenemiseen (100 % => 38 %). Kuvan laskelma on tehty rakentamismääräyskokoelman osan D5 mukaisella laskentamenetelmällä kohdan 4.1 esimerkin tiedoilla. 4.1 Esimerkki matalaenergiarakennuksen lämpöhäviötason saavuttamisesta Seuraavassa on esimerkki 1 kerroksisesta erillisestä pientalosta, jonka lämpöhäviö on matalaenergiarakennuksen lämpöhäviötasoa. Taulukossa 5 esitetään kohteen laajuustiedot. Taulukossa 6 esitetään rakennusosien pinta alat ja U arvot. Suunnitteluratkaisun ikkunapinta ala on 25 % kerrostasoalasta. Julkisivusta 28 % on ikkunaa. Suuren ikkunapinta alan takia esimerkkipientalon vaipan lämpöhäviö olisi U arvojen vertailuarvoilla 15 % suurempi kuin vertailuratkaisun lämpöhäviö. Jotta saavutettaisiin matalaenergiarakennuksen lämpöhäviötaso, on suunitteluratkaisussa käytettävä rakennusosia, joiden U arvot ovat selvästi vertailuarvoja parempia. 25
26 Taulukossa 6 esitetään tilanne sen jälkeen, kun vaipan lämpöhäviötä on pienennetty parantamalla U arvoja: Ulkoseinän U arvoa on pienennetty arvosta 0,24 W/(m²K) arvoon 0,12 W/(m²K). Tämä vastaa rakennetta, jossa on noin 300 mm lämmöneristettä ( = 0,04 W/(mK)). Yläpohjan U arvoa on pienennetty arvosta 0,15 W/(m²K) arvoon 0,08 W/(m²K). Tämä vastaa rakennetta, jossa on noin 600 mm lämmöneristettä ( = 0,05 W/(mK)). Alapohjan U arvoa on pienennetty arvosta 0,24 W/(m²K) arvoon 0,12 W/(m²K). Tämä vastaa rakennetta, jossa on noin 300 mm lämmöneristettä ( = 0,04 W/(mK)). Ikkunoiden U arvoa on pienennetty arvosta 1,4 W/(m²K) arvoon 0,80 W/(m²K). Tämä vastaa parhaita tällä hetkellä kaupallisessa tuotannossa olevia ikkunoita. Ulko ovien U arvoa on pienennetty arvosta 1,4 W/(m²K) arvoon 0,50 W/(m²K). Tämä vastaa parhaita tällä hetkellä kaupallisessa tuotannossa olevia ulko ovia. Parannusten jälkeen vaipan lämpöhäviö on 61 % vertailuratkaisun lämpöhäviöstä. Jotta saavutettaisiin matalaenergiarakennuksen lämpöhäviötaso, tulee rakennus tehdä ilmanpitäväksi ja lisäksi on valittava vertailutasoa parempi ilmanvaihdon lämmöntalteenottolaite. Ilmanpitävä ulkovaippa saatiin aikaiseksi kiinnittämällä erityistä huomiota rakenteiden liitosten ja läpivientien ilmatiiviyden suunnitteluun sekä rakennustyön huolellisuuteen. Pientaloissa alapohjan ja seinän sekä yläpohjan ja seinän liitokset on tehtävä erityisen huolellisesti, jotta hyvä ilmanpitävyys voidaan saavuttaa. Ilmanpitävyys mitattiin ennen rakennuksen käyttöönottoa ja ilmanvuotoluvuksi n 50 saatiin 1,0 1/h (taulukko 7). Ilmanvaihdon lämpöhäviötä pienennettiin valitsemalla vertailutasoa parempi ilmanvaihdon lämmöntalteenottolaite, jolla lisäselvityksen mukaan ilmanvaihtojärjestelmän lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde saadaan nostettua 30 %:sta 60 %:iin (taulukko 7). Parannusten jälkeen rakennuksen ominaislämpöhäviö on 55 % vertailulämpöhäviöstä. Suunnitteluratkaisu täyttää matalaenergiarakennuksen lämpöhäviötason. Taulukko 5. Esimerkkipientalon laajuustiedot. Rakennuksen laajuustiedot Rakennustilavuus 522 rak m³ Maanpäälliset kerrostasoalat yhteensä 163 m² Kerroskorkeus 3,0 m Huonekorkeus 2,6 m Ilmatilavuus, V, lämpimät tilat 382 m³ Julkisivupinta ala 146 m² Ikkunapinta ala on 25 % maanpäällisestä kerrostasoalasta Ikkunapinta ala on 28 % julkisivun pinta alasta 26
Tasauslaskentaopas Rakennuksen lämpöhäviön määräystenmukaisuuden osoittaminen
Tasauslaskentaopas 2018 Rakennuksen lämpöhäviön määräystenmukaisuuden osoittaminen 31.3.2017 YMPÄRISTÖMINISTERIÖ Esipuhe Tämä opas käsittelee ympäristöministeriön asetuksessa uuden rakennuksen energiatehokkuudesta
Rakennuksen energiankulutuksen ja lämmitystehontarpeen laskenta Ohjeet 2007
D5 Suomen rakentamismääräyskokoelma Ympäristöministeriö, Asunto ja rakennusosasto Rakennuksen energiankulutuksen ja lämmitystehontarpeen laskenta Ohjeet 2007 Ympäristöministeriön asetus rakennuksen energiankulutuksen