Passiivitalo

Passiivitalo on rakennus, jonka lämmitysenergian kulutus on tavanomaista pienempi. Kaikki tai lähes kaikki tarvittava lämpöenergia saadaan aikaan aurinkoenergiaa sekä rakennuksen käytön aiheuttamaa lämpöä hyödyntämällä. Passiivitalossa ei ole varsinaista lämmitysjärjestelmää. Rakennuksen vaipan on oltava hyvin eristetty ja tiivis.

Passiivitalon periaatteet

Euroopassa passiivitalon määritelmä on jokseenkin vakiintunut. Esimerkiksi Suomessa, Ruotsissa ja Norjassa passiivitalo saa kuluttaa maksimissaan 20-30 kWh/m² lämmitysenergiaa vuodessa, eli noin neljänneksen vuoden 2008 suomalaiset määräykset täyttävän omakotitalon kulutuksesta. Lisäksi ilmanvuotoluku q50 saa olla korkeintaan 0,6 m³/(h*m²), mikä tarkoittaa, että rakennuksesta saa vuotaa ilmaa 0,6 kuutiota tunnissa rakennuksen ulkovaipan neliötä kohti, kun rakennuksessa on 50 Pa alipaine. Rakennusosista ovien lämmönläpäisykerroin saa olla korkeintaan 0,40 W/(m²K) ja ikkunoiden 0,80 W/(m²K). Passiivitalon tulo-poisto-tyyppisessä ilmanvaihtojärjestelmässä tulisi olla 70 prosentin vuosihyötysuhde.

Passiivitalon lämmitys perustuu muun muassa maksimaaliseen aurinkoenergian hyödyntämiseen, ikkunoita ja esimerkiksi  aurinkokeräimiä ja varaavia rakenteita käyttäen . Lämpöenergian tuotoksi lasketaan myös rakennuksen käytön aiheuttama lämpö: valaistuksen, laitteistojen ja koneiden hukkalämpö, sekä ihmisten aiheuttama lämpö. Hukkalämmön hyödyntäminen on talokonseptin nimen mukaista passiivista lämmitystä- siis ilman aktiivista lisälämmöntuotantoa. Passiivitalossa voi olla pienitehoinen varalämmitysjärjestelmä huipputarvetta varten, tyypillisesti kevyellä tekniikalla ilmanvaihdon yhteyteen toteutettu ilmalämmitys. Passiivitalon tiiviit rakenteet mahdollistavat tarkasti säädellyn ilmanvaihdon, jonka avulla on helppo toteuttaa myös lämmönjako. Itse asiassa yksi keskeisimmistä passiivitalon suunnittelun periaatteista juontaa juurensa ilmanvaihtotekniikkaan: vain pieni lämmitysteho voidaan saavuttaa lämmitettyä ilmaa huonetiloihin jakelemalla, joten talon lämmöneristävyydelle asetetaan tämänkin takia erityisen tiukat vaatimukset. Passivhaus Projektierungs Paket 2007 eli lyhyemmin PHPP2007- suunnitteluoppaan mukaan ilman avulla voidaan odottaa saavutettavan korkeintaan 10 W/m2- lämmitysteho.

Keskeinen osa passiivitalon periaatteita on pyrkimys mahdollisimman suureen uusiutuvan energian osuuteen rakennuksen kokonaisenergiankulutuksesta. Suomalaiseenkin energiatodistuksen laskentamalliin ennakoidaan tulevan keskeiseksi osaksi ns. primäärienergiatarkastelun, joka tarkoittaa juuri samaa. Energiankulutuksen lisäksi ryhdytään siis tarkastelemaan sitä, millaista energiaa kulutetaan: auringolla, tuulella, kivihiilellä, vesivoimalla vai esimerkiksi ydinvoimalla tuotettua energiaa. Ympäristön kannalta epäedullisiksi tulkituilla fossiilisilla polttoaineilla tuotettua energiaa rangaistaan asettamalle sille korjauskerroin, jossa rakennuksen kokonaiskulutusta korotetaan jollakin kertoimella.

Passiivitalon rakennuskustannuksissa saavutetaan kustannussäästöjä pois jäävän päälämmitysjärjestelmän osalta. Toisaalta vaipan parantuneet ja lisääntyneet rakenteet aiheuttavat lisäkustannuksia. Myös perustamissyvyydessä tai perustusten routasuojauksessa on huomioitava ettei rakennuksesta tule maata sulana pitävää lämpöenergiaa.

Passiivitalon määritelmä
Passiivitalo voidaan määritellä esimerkiksi energiankulutuksen mukaan. Erään määritelmän mukaan passiiviseksi taloksi voidaan sanoa rakennusta, jonka lämmitysenergian tarve on alle 15 % saman kokoisten rakennusten keskiarvoisesta tarpeesta.

Yleiseurooppalaisessa PEP-projektissa taas määritettiin maksimiarvot passiivitalon vuosittaiselle energiankulutuksella. Raja-arvot poikkeavat rakennuspaikan mukaan.

Etelä-Eurooppa, Välimeren lämmin ilmasto:
 Lämmitysenergian tarve alle 15 kWh/m²
 Jäähdytysenergian tarve alle 15 kWh/m²
 Primäärienergian tarve alle 120 kWh/m²
Keski-, Länsi- ja Itä-Eurooppa:
 Lämmitys- ja yhteistarve alle 15 kWh/m²
 Primäärienergian tarve alle 120 kWh/m²
Pohjoismaat 60 leveysasteen pohjoispuolella:
 Lämmitys ja jäähdytysenergian tarve korkeintaan 20-30 kWh/m² rakennuksen sijainnista riippuen. 
 Primäärienergian tarve korkeintaan 120-140 kWh/m² rakennuksen sijainnista riippuen.

Suomessa käytettävät raja-arvot
Projektin esittämät vaatimukset johtaisivat Suomessa epätarkoituksenmukaisiin rakenteisiin. VTT on esittänyt Suomeen kaksi määritelmää:

Lämmitysenergian vuosittainen maksimitarve Suomessa:
 Eteläinen rannikkoseutu ja Varsinais-Suomi: 20 kWh/m² 
 Keski-Suomi: 25 kWh/m²
 Pohjois-Suomi (Oulun ja Lapin läänit): 30 kWh/m²

TAI toisen määritelmän mukaan:
 Lämmitysenergian tarve korkeintaan 25-35 kWh/m² Helsinki- Sodankylä -akselilla
 Kokonaisenergian tarve korkeintaan 75-85 kWh/m²

Kaikissa yllä mainituissa vaihtoehdoissa rakennuksen ilmavuotoluku q50 tulee olla  pienempi kuin 0,6 (m³/(h*m²).
Suomessa Valtion teknillinen tutkimuskeskus on laskenut, että 150 neliön talo selviäisi vuoden noin 4000 kilowattitunnin ostoenergialla.

Rakenteet
Suomessa määritelmien mukaiset passiivitalot voidaan toteuttaa lähes tavanomaisin rakenneratkaisuin. Passiivitalon rakenteiden perusvaatimuksia ovat vuoden 2007 vaatimuksilla:

Ulkovaipan hyvä lämmöneristyskyky (alla maksimilämmönläpäisyarvot)
 Ulkoseinät U <0,15 W/(m²K) 
 Yläpohja U <0,15 W/(m²K)
 Alapohja: maanvarainen 0,10< U <0,15 W/(m²K)
 huomioidaan maan jäähtyessään vapautuvan lämmön aiheuttama lämpövirta
 Alapohja: tuuletettu U <0,10 W/(m²K)
 Rakenneosat:
 Ikkunat U <0,80 W/(m²K)
 Ulko-ovet U <0,40 W/(m²K)
 Lisäksi:
 kylmäsiltojen lineaarinen konduktanssi alle 0,01 W/mK
 Ilmanpitävyys: ilmanvuotoluku q50 alle 0,6 (m³/(h*m²)

Lämmön talteenotto, sisäilmasto
 Ilmanvaihdon lämmön talteenoton vuosihyötysuhde yli 70 %
 Tuloilma esilämmitetään passiivisesti maan lämmöllä lämpökaivossa tai maaputkistossa. Saksalaiset kokemukset maaperään upotettavasta ilman esilämmitysputkista ovat ohjanneet rakentamista nestekiertoisen maaputkiston suuntaan.
 Lämpimän jäteveden lämmön talteenotto
 Ilmanvaihdolle tilakohtainen mitoitus, keskimäärin 0,5 kertaa tunnissa

Lämpötehokkuus
 Lämminvesiputket eristettyjä
 Lämmöntarve pieni, alle 20 W/m² mitoituslämpötilaerolla
 Huipputarpeen lämmitysjärjestelmä on kevennetty, esimerkiksi ilmanvaihtolämmitys.

Ilmaisenergian hyödyntäminen
 Erikoislasitukset ikkunoissa
 Talon massoittelu ja suuntaus: avataan aurinkoon, suljetaan pohjoiseen, ei kylmään vuodenaikaan aurinkoa varjostavaa kasvillisuutta tai rakenteita.

Kulutuksen minimoiminen
 Rakennuksen muodon massoittelu: vaipan alan ja tilavuuden suhde pieni. Huolellinen rakenteiden kylmäsiltojen välttäminen vähentää kompaktin muodon tarvetta.
 Kulutusta pyritään vähentämään myös opastamalla erilaisten kotitalouslaitteiden valinnassa. PHPP2007-oppaassa huomioidaan mm. se, käyttääkö pyykinpesukone sellaista vettä, joka on lämmitetty aurinkokeräimillä sen sijaan, että vesi lämmitetään pesukoneen omilla sähkövastuksilla ja silloin useimmiten uusiutumattomalla energialla.

Lämmöntuotanto passiivitalossa
 Keskieurooppalaisissa kohteissa käytetään usein puun tai pelletin polttamiseen perustuvia vesikiertoisia tulisijoja talvisaikaisen lisälämmön tuottamiseen. Talvellahan pitää olla käytettävissä mahdollisuus tuottaa tai ostaa lisälämpöä passiivisen lämmön hyödyntämisen lisäksi. Primäärienergiatarkastelun myötä biopolttoaineita käyttävät laitteet ovat suosittuja, sillä niiden hiilijalanjälki on pieni.
 Saksankielisillä passiivitalojen synnyinseuduilla tukeudutaan usein jonkinlaiseen vesikiertoiseen tulisijaan, joka polttaa puuta taikka pellettiä. Tulisija tukee tarvittaessa aktiivisesti lämmöntuotannossa. Kahdessa suomalaisessa passiivitaloprojektissa on pian odotettavissa käyttökokemuksia 15-20 kW teholuokassa olevasta saksalaisvalmisteisesta, vesikiertoisesta takkasydämestä eli vesitakasta  .

Kokemuksia passiivitalorakennuksista
 Intelligent Energy Europe -projekti:
 PEP Promotion of European Passive Houses -projektissa tavoitteena on edistää passiivitalojen rakentamista Keski- ja Pohjois-Euroopassa
 Passive-On -projektissa tavoitteena on edistää passiivitalojen rakentamista Etelä-Euroopassa, lähinnä Välimeren maissa
 CEPHEUS Cost Efficient Passive Houses as European Standards on EY:n rahoittama 14 rakennuksen ja 221 asunnon koerakennusprojekti
 Saksassa on rakennettu noin 4 000 ja Itävallassa noin 1 000 asuinrakennusta passiivitalon tyyppisten periaatteiden mukaan.
 Sata saksalaista passiivitaloa käsittänyt tutkimus toteaa, että huolimatta lämmityslaitteiden puuttumisesta, oli passiivitalojen sisälämpötila talviaikaan keskimäärin 21,4 astetta. 
 Freiburgiin rakennetussa 20 passiivitalon kohteessa energiansäästön mitattiin olevan 79 % verrattuna taloihin jossa energiansäästötoimenpiteitä ei tehty. Rakennuskustannukset näissä passiivitaloissa olivat 7 % kalliimmat.
 Suomessa Espooseen toteutettu MERA-kerrostalojärjestelmän koekohteessa päästiin 70 % pienempään kaukolämmön kulutukseen verrattuna tavanomaiseen kerrostalokohteeseen. Rakennuskustannukset nousivat alle 2 % tavanomaisista.
 Isoverilla on suomessa kolme valmista passiivitaloa, joissa kahdessa mitataan mm. lämmitykseen ja käyttöveteen kuluva energia ja uusia kohteita on työn alla. Yksi on Hyvinkään 2013 asuntomessuille tuleva nollaenergiatalo (syksyn 2012 tilanne)
 Parocin passiivitaloja testataan parhaillaan seitsemässä pilottihankkeessa, joista viisi on Suomessa.

Katso myös
 Matalaenergiatalo
 Nollaenergiatalo
 Plusenergiatalo
 Lämmönläpäisykerroin
 Ekorakentaminen

Lähteet 
 
  Julkaistu myös internetissä
 
 
 
 
  Julkaistu myös internetissä

Viitteet

Aiheesta muualla

  Sivuston linkkilista 
 
 Passivhaus Institut Dr. Wolfgang Feist, Darmstadt: saksalainen passiivitalokonseptin palveluyritys, muun muassa raportteja ja suunnitteluoppaita:
 "Heizung mit Biobrennstoffen für Passivhäuser" on tilattavissa oleva opas, jossa analysoidaan perusteellisesti erilaisia tulisijoja, niiden lämmönluovutusta, päästöjä ja tekniikkaa osana passiivitalon rakenteita ja tekniikkaa. Oppaassa tarkastellaan erilaisia tulisijoille asetettavia erityisvaatimuksia, jotka ovat passiivitalokonseptista juontuvia, kuten palamiseen tarvittavan korvausilman syöttäminen tulisijaan, matala lämmönluovutus huonetilaan ja puhtaat päästöt. Oppaassa esitellään mm. uudenlainen karuselliarinarakenne pellettitakkoihin.

Talotekniikka
Asuinrakennukset
Rakennesuunnittelu
Seulonnan keskeiset artikkelit