Energiatehokkuuden parantaminen – tapaus rivitalo

Mitä käy, kun rakennus ja sen tekniikka vanhenee? Jyrätäänkö koko kiinteistö maan tasalle ja aloitetaanko alusta vai tehdäänkö kalliit investoinnit uuteen tekniikkaan, joilla rakennus pysyy käyttökelpoisena pidempään? Näiden valintojen kanssa painitaan vanhan rakennuskannan omaavassa Hämeenlinnassa. Oikean valinnan tekeminen vaatii rakennuksen tarkkaa arviointia sekä laskelmia tekniikoiden ja remonttien kustannuksista. Hämeen ammattikorkeakoulun Kestävät energiajärjestelmät -tutkimusryhmä tekee työtä selvittääkseen, minkälaisia valintoja kiinteistöjen omistajilla on.

Kuvaamme erään rivitalon digitaalisen mallinnuksen ja dynaamisen simuloinnin IDA ICE -ohjelmalla. Tarkoituksena on parantaa energiatehokkuutta vaihtamalla vanha öljykattila uudempaan pumppuvaihtoehtoon. Haluamme selvittää, minkälaisia energiaremontteja tai -investointeja kyseiseen rivitaloon on tehtävä, jotta sen energiankulutus pienenisi.

Artikkeli on osa kolmen artikkelin sarjaa, jonka tarkoitus on luoda esimerkkejä lukijalle energiatehokkuudesta erilaisissa kiinteistöissä Kanta-Hämeen alueella. Teksti on kirjoitettu osana Energiaobservatorio – Rakennetun ympäristön aktiiviset energia-asiakkaat -hanketta. Hankkeen tarkoitus on tuoda energiatietoutta Hämeenlinnan asukkaille ja kiinteistöjen omistajille.

Vanhan rivitalon mallinnus ja simulointi

Esimerkkitapauksena käytetty rivitalo sijaitsee säävyöhykkeellä II, aivan kuten artikkelisarjan ensimmäisessä osassa. Koska kyseinen rivitalo on sijainniltaan hyvin samanlainen kuin ensimmäisen artikkelin omakotitalo, voidaan sen simuloinnissa käyttää samanlaisia oletusarvoja ja säätiedostoja. Nämä arvot löytyvät Energiatehokkuuden parantaminen – tapaus: Omakotitalo -artikkelin taulukosta 1 (Galassini & Vassallo, 2024).

Rivitalo on 1990-luvulla rakennettu talo, ja siinä on neljä asuntoa. Jokainen asunto on jaettu kahteen kerrokseen. Alempi kerros sisältää tuulikaapin, siivouskomeron, makuuhuoneen, avokeittiön ja olohuoneen sekä vessatilat. Toisesta kerroksesta löytyvät aula, toinen makuuhuone, kylpyhuone ja sauna. Rakennuksessa on betonirakenne ja tiiliset ulkoseinät, ja u-arvojen oletettiin olevan tuon ajan rakennukselle tyypillisiä (Ympäristöministeriö, 2018). Kuvassa 1 on rivitalon 3D malli IDA ICE -ohjelmistossa.

Lämmitysenergia

Rivitalon lämmitysenergiantarve katetaan öljylämmityksellä, jonka jakamiseen käytetään vesiradiaattoreita kaikissa huoneissa paitsi kylpyhuoneessa ja vessatiloissa, joihin on asennettu sähköinen lattialämmitys. Talon ilmanvaihto on toteutettu koneellisen poistoilman avulla, mikä tarkoittaa, että ilmaa poistetaan mekaanisesti keittiöstä, vessatiloista, kylpyhuoneesta ja saunasta. Poistoilmavirrat ovat oletuksia, jotka suunniteltiin IDA ICE -ohjelman rivitalomalliin seuraten ympäristöministeriön ohjeistusta (YM, D2/1987) (kuva 2).  Rivitalon mallinnukseen ja energiankulutuksen laskentaan tarvittavat lähtötiedot ovat koottuna taulukkoon 1.

Taulukko 1. Rivitalon perustiedot.

Perustieto	Perustiedon arvo	Lisätiedot
Rakennusvuosi	1990	–
Nettoala	540,7 m²	–
Tilavuus	1524,1 m³	–
Ilmanvuotoluku q50	7,7 m³/(h*m²)	–
Lämmitystapa	• Öljylämmitys vesipattereilla • Sähköinen lattialämmitys (vessatilat, kylpyhuone)	–
Ilmanvaihto	Koneellinen poisto	–
Öljyn kulutus	• 10,14 m³ (2022) • 9,49 m³ (2023)	Saatu kiinteistönomistajalta
Lämmitysenergia öljystä	102,8 MWh (2022)	Laskettu Polttoaineluokitus 2024 mukaan (Tilastokeskus, 2024)
Sähkönkulutus	• 3,7 MWh (2022) • 3,98 MWh (2023)	–

Sähköenergia

Sähköenergian kulutusta arvioitaessa ongelmaksi muodostui sähkölämmityksen ja laitteiden sekä valaistuksen vaatimien energiamäärien arviointi. Normaalisti kiinteistön nämä määrät voisi erotella kiinteistön tuntidatasta selvittämällä, milloin valaistustarve tai kodinkoneiden käyttämät kulutuspiikit tapahtuvat. Näin voisi erotella lattialämmityksen kuluttaman sähköenergian määrän muusta sähköenergiankulutuksesta. Tuntidatan erottelu ei ollut rivitalon tapauksessa mahdollista. Tämän vuoksi ongelma ratkaistiin mitoittamalla rivitalon digitaaliseen malliin sähköinen lattialämmitys niin, että se vastaa rivitalon energiantarvetta. Kaikki ylimääräinen sähköenergia, joka ei kulunut lattialämmitykseen, oletettiin olevan sähköenergiaa, joka kului talon teknisten laitteisiin, kuten puhaltimiin, laitteisiin ja valaistukseen. Kuva 2 havainnollistaa tehtyä simulaatiota.

Rivitalon simuloituihin tuloksiin vaikuttaa olennaisesti aina rakenteiden U-arvot (taulukko 2). Nämä arvot ovat oleellisia vanhemmissa rakennuksissa, kun yritetään parantaa energiatehokkuutta. Kun tiedetään nykyisten rakenteiden U-arvot, voidaan selvittää niiden parantamisen kannattavuus.

Taulukko 2. Rivitalon rakenteiden U-arvoja.

Rakenne	U-arvo (W/m²K)
Alapohja	0,18
Ulkoseinät	0,28
Yläpohja	1,6
Ikkunat	1,86
Ovet	1,3

Seuraavassa kappaleessa käymme läpi simuloinnin tulokset, minkä jälkeen annamme vanhalle rivitalolle kehitysehdotukset energiatehokkuuden parantamiseksi.

Simuloinnin tulokset

IDA ICE -simuloinnin tuloksena saatiin vuosittaiseksi sähköenergian kulutukseksi 15,6 MWh/a, öljylämmityksen tuottamaksi energiaksi 112,3 MWh/a. Ilmanvaihtokoneen sekä muiden sähkölaitteiden yhteenlaskettu sähköenergian kulutus oli noin 3,7 MWh/a. Lattialämmityksen käyttämä sähköenergia oli noin 2,7 MWh/a.

Kehitysehdotusten selvittämiseksi suoritettiin muitakin simulointeja erilaisilla pumppuratkaisuilla, jotta saataisiin selville lämmitysjärjestelmän kehityskohteet. Näiden tulokset on listattu taulukkoon 3.

Kehitysehdotukset

Rivitalon neljä asuntoa kuluttivat vuosina 2022 ja 2023 yhteensä 10,14 ja 9,49 kuutiometriä öljyä sekä 3,7 ja 3,98 MWh sähköenergiaa. Rakennukselle on laadittu energiatodistus vuoden 2007 ohjeen mukaan, eli silloin, kun ensimmäisiä versioita energiatehokkuuden arvioinnista tehtiin.

Koska kyseessä on yli 30 vuotta vanha öljylämmitteinen rivitalo, on tutkittava, onko rakennukseen kannattava tehdä muitakin investointeja kuin rakenteellisen energiatehokkuuden lisäämisen investointeja. Öljylämmitteisen järjestelmän vaihtaminen maalämpöpumppu- tai ilma-vesilämpöpumppujärjestelmään on todettu olevan yleensä kannattavaa (Motiva, 2022). Öljyn energiahinta on tällä hetkellä suhteellisen korkea, ja lämpöpumpun kuluttaman sähkön hinta on verrannollisesti kilpailukykyinen.

Lämpöpumppujen vertailu öljylämmitykseen

Maalämpöpumppujärjestelmän (MLP) valinta vaatii jonkin verran selvitystä etukäteen. Esimerkiksi Suomessa pohjavesialueille lämpökaivojen poraaminen saattaa vaatia erityisluvan. Hämeenlinnan kaupungissa pohjavesialueille poraaminen ei ole sallittua lainkaan (Hämeenlinnan kaupunki, 2024). Rivitalon sijainti sivuaa pohjavesialuetta, joten se saattaa vaatia erilliset selvitykset siitä, ettei kaivojen poraaminen pilaa pohjavesialueita (Hämeenlinnan kaupunki, 2024).

Ilma-vesilämpöpumpuille (IVLP) vaatimukset ovat pienempiä, mutta teknisten tilojen tulisi olla tarpeeksi tilavat, jotta pumppu mahtuu toimimaan tiloissa turvallisesti.

Lämmitysjärjestelmien skenaariot tehtiin rivitalolle seuraavanlaisesti:

• Maalämpöpumppu mitoitettiin noin 70-prosenttiselle tehontarpeelle, jolloin se vastaa 98 prosenttia energiapeitosta (kuva 3).
• Ilma-vesilämpöpumppu on mitoitettu noin 57-prosenttiselle tehontarpeelle, jolloin se vastaa 75 prosenttia energiapeitosta (kuva 4).

Fossiilisista polttoaineista luopuminen pienentää rivitalon tuottamaa hiilidioksidimäärää huomattavasti (taulukko 3). Kun rivitaloon simuloitiin maalämpöpumppu, sen kuluttama sähköenergia oli 37,8 MWh. Maalämpöpumpun vaatiman sähkön keskimääräinen päästökerroin on noin 70 kg/MWh (Motiva, 2024). Tällä arvolla maalämmön vuosittainen päästö olisi 2,6 tonnia hiilidioksidia ja vuosittainen säästö 24,4 tonnia. Ilma-vesilämpöpumppu (IVLP) kuluttaisi 45,1 MWh. Sen vuosittainen päästö olisi 3,2 tonnia hiilidioksidia, jolloin vuosittainen säästö olisi 23,8 tonnia.

Taulukko 3. Lämmöntuotantotekniikoiden päästöjen vertailu.

Lämmöntuotantotapa	Laskennassa käytetty päästökerroin	Energiamäärä (MWh)	Tulos (t CO2)	Säästö öljylämmitykseen verrattuna
Öljylämmitys	73 t/TJ (Tilastokeskus, 2024)	102,8	27	–
Maalämpö, keskiarvolla	70 kg CO2/MWh (Motiva, 2024)	37,8	2,6	24,4
IVLP, keskiarvolla	70 kg CO2/MWh (Motiva, 2024)	45,1	3,2	23,8

Maalämpöön tai IVLP-järjestelmään siirtyminen edistää selkeästi energiatehokkuutta, sillä lämmitysjärjestelmä kuluttaa konkreettisesti vähemmän energiaa. Tämän lisäksi polttoaineen vaihtaminen on sähkön keskiarvoisen päästökertoimen mukaan ilmastoystävällisempi vaihtoehto.

Tuloksena energiatehokkaampi koti

Tässä artikkelissa kävimme läpi Hämeenlinnassa sijaitsevan rivitalon öljykattilan vaihtoon liittyviä motivaatioita kestävyyden näkökulmasta. Simuloinnin ja laskennan tuloksena öljykattilan vaihto lämpöpumppuun olisi ympäristöystävällisempää. Hiilidioksidipäästöt tippuisivat kymmenesosaan aikaisemmasta. Lisäksi energiankulutus pienenisi huomattavasti.

Rivitalon tapauksessa ongelma lienee kustannusten ohella tilan puute. Maalämpöpumppuinvestointi rivitalon kaltaiseen suurempaan kokonaisuuteen vaatii laajemman kaivoalueen sekä erilliset tekniset tilat pumpuille. Kannattavuuden arvioinnissa on siis otettava huomioon laajalti teknisiä asioita, ja kartoituksen ja mahdollisen suunnitelman tekeminen vaatii kokeneen ammattilaisen.

---

Tämä teksti on osa kolmen artikkelin sarjaa, jossa käsitellään rakenteellisen energiatehokkuuden parantamista. Sarjan muut osat löydät täältä:

Osa 1: Energiatehokkuuden parantaminen – tapaus omakotitalo

Osa 3: Passiiviset viilennyskeinot – tapaus kerrostalo

---

Teksti on kirjoitettu osana Energiaobservatorio – Rakennetun ympäristön aktiiviset energia-asiakkaat (ENO) – hankkeetta. ENO-hanke saa rahoitusta Euroopan Unionilta, Hämeen liitolta sekä Hämeenlinnan kaupungilta, ja sen tarkoitus on tuoda energiatehokkuuden osaamista Hämeenlinnan asukkaille.