Oulun energiakortteliin valmistuu uusiutuvaa energiaa hyödyntäviä omakoti- ja rivitaloja
Teksti: Pekka Hietala
Oulussa tutkitaan ja testataan uusiutuvan energian perustuvien lämmitysmuotojen soveltuvuutta rakentamiseen.
Tulevaisuuden talot nimellä nykyään kulkevassa projektissa Oulun Kivikkokankaalle rakennetaan energiakorttelin, jonka taloissa tuotetaan aurinkosähköä ja taltioidaan hukkalämpöä jopa jätevedestä. Rivitaloyhtiöissä testataan paitsi yhteistä maalämpöä myös omaa sähkö- ja lämpövoimalaa.
Uusiutuva energia yhdistyy passiivitason rakentamiseen
Oulussa halutaan edistää uusiutuvien energiamuotojen soveltamista asuntojen lämmittämisessä ja sähköntuotannossa. Usko omien ja uusiutuvien luonnonvarojen (aurinko, puu ja maalämpö) hyödyntämiseen on Pohjois- Pohjanmaalla vahva.
Jo nykyiset rakennusmääräykset edellyttävät talojen eristeissä ja tiiveydessä matalaenergiatasoa ja jo vuosikymmenen vaihtuessa on vaatimus peräti passiivitasolla.
Tiiviiden ja huomattavan paksujen eritysvaatimusten myötä rakenteiden toimivuus korostuu, jotta vältytään ongelmilta.
Tulevaisuutta on myös erilaisten lämmitysmuotojen (lämpöpumput, vesikiertotakka ja aurinkokeräimet) yleistyminen, joten kokemuksia paitsi tekniikasta myös rakenteiden toimivuudesta tarvitaan kipeästi.
Edellä mainittuja kysymyksiä on pohdittu Oulun rakennusvalvonnassa ja todettu, kuinka kokemusta energiatehokkaasta rakentamisesta tarvitaan paitsi valvontaviranomaisille myös rakentajille. Nämä opit olisi myös voitava välittää talon loppukäyttäjille, jotta he voisivat hyödyntää tekniikkaa oikein ja asua taloaan turvallisesti ja terveellisesti – Hybridilämmitysjärjestelmistä ja taloautomatiikasta on tehtävä nöyrä renki, ei outo isäntä.
Oulun energiakorttelin alkusanat lausuttiin vuonna 2013, kun Hiukkavaaran kaupunginosaan kaavoitettiin Kivikkokankaan asuinalue ja sieltä lohkaistiin erillinen kortteli pilottikohteeksi. Käynnistyneen RESCA –hankkeen myötä vetovastuun otti Oulun kaupungin rakennusvirasto ja haastoi mukaan joukon rakennusyrityksiä. Sittemmin hanke on kulkenut ”Tulevaisuuden talot” nimikkeen alla.
Korttelissa on kaikkiaan 10000kem² rakennusalaa omakotitaloille ja yhtiömuotoisille asuinpientaloille. Kaikki pilottialueen talot rakennetaan vähintään matalaenergiatasolle ja niissä haetaan menetelmiä nollaenergiatason tavoittamiseksi. Tätä kirjoitettaessa ensimmäiset kohteet ovat valmistuneet ja mielenkiintoinen lämmityskausi alkamassa.
Lämmöntuoton valintakonseptit perustettiin eri energialähteille ja niiden yhdistelmille sekä niihin soveltuville rakennuksien energiatehokkuusratkaisuille. Keskiössä ovat auringosta tuotettava sähkö- ja lämpö, maalämpö, sekä puun polttaminen tai kaasuttaminen. Myös lämmön talteenottojärjestelmiä kokeiltaisiin muun muassa jätevedestä.
Rakennuksissa on määrä tehdä mittauksia paitsi hybridilämmitysjärjestelmistä myös rakennusfysiikasta, eli rakenteiden kosteudesta ja lämpövuodoista.
Aurinkosähköä jopa yli oman tarpeen
Tätä kirjoitettaessa muuttovalmiina energiakorttelissa on matalaenergiatasoinen omakotitalo, jossa katolla on peräti 6kW aurinkosähköpaneelit, tuloilman esilämmitys maapiirillä, ilmavesilämpöpumppu ja vesikiertoinen takka. Kohteen toteutti Oululainen AS-Invest Oy.
Lämmitysjärjestelmän keskiössä on CLC 9kW vesi-ilmalämpöpumppu, jonka energiavaraajaan lämpöä tuottaa myös Tulikiven Green lämmönvaihtimella varustettu mutta varaava tulisija. Pelkästään takasta on ahkeran puunpolttaja määrä saada irti yli 10000kWh lämpöenergiaa vuodessa.
Ilmanvaihtokojeeseen on liitetty tuloilman esilämmitys, joka toimii myös kesähelteellä viilentimenä. Toiminta perustuu erilliseen maapiriin, jossa kiertävä neste lämmittää tuloilmaa pakkasella ja viilentää helteellä. Tämä kaikki toimii pelkällä kiertovesipumpun sähkönkulutuksella.
Oulun energian toimittamien aurinkosähköpaneelien tuotto hyödynnetään mahdollisuuksien mukaan talossa ja loput ajetaan valtakunnanverkkoon, jossa energiayhtiö maksaa siitä vain pörssisähkön hinnan (n.4snt/kWh).
Aurinkosähkötalon katolla on peräti 30m2 paneelisto, jonka teho on 6kW.
Aurinkosähköjärjestelmä kytkettiin kesäkuussa 2014 ja talo tuotti sähköä pelkästään heinäkuussa yli 900kWh. Vielä lokakuussa tuotto saattoi olla 9kWh päivässä, joten 6000kWh vuosituotto on realistinen. Aurinkosähköjärjestelmä varustettiin 3-vaiheverkkovirtainvertterillä, joka tuottaa sähköä talon jokaiseen kolmeen vaiheeseen. 1-vaiheinvertteriin verrattuna sähköä voidaan näin todella hyödyntää kaikissa sähkönkulutuskohteissa. Pahimmillaanhan voisi käydä niin, että aurinkopaneeli tuottaa sähköä valtakunnan verkkoon yhdessä vaiheessa ja samaan aikaan toiseen vaiheeseen kytketty kodinkone ottaa kallista sähköenergiaa valtakunnan verkosta!
Laskennallisesti talo tuottaa lähes yhtä paljon sähköenergiaa, kuin mitä kuluttaa. Kesällä kuitenkin aurinkosähköä on tarjolla enemmän, kuin mitä kulutetaan, joten loput ajetaan valtakunnanverkkoon (pörssisähkön hinnalla n. 4snt/kWh). Talvella sen sijaan on ostettava sähköä energiayhtiöltä (markkinahinta veroineen n. 14snt./kWh), joten tase on sikäli negatiivinen asukkaalle. Silti talon energiakustannusten (sähkö ja lämpö) on arvioitu, puun poltosta riippuen, jäävän n. 850€/vuosi.
Lämpökatto on peltikatteeseen integroitu aurinkokeräin ja näkyvät paneelit ovat aurinkosähköpaneeleja.
Lämpökatto on pieni voimala
Korttelissa on valmiina myös Design talojen (malli Käpylä) oleva passiivitasoinen talo, jossa on toteutettu muutamia mielenkiintoisia ratkaisuja.
Peruslämmitysjärjestelmänä talossa Nilan MLP 3 Compact maa- ja poistoilmalämpöpumppuyhdistelmä 180 litran lämminvesivaraajalla. Lisälämpöä taloon saadaan varaavalla tulisijalla. Talossa on Ruukki Solar –lämpökatto, joka on peltikatteeseen integroitu aurinkokeräin. Lämpökaton laskennallinen vuosituotto on 2500kWh, joten sillä tavoitellaan lämpimän käyttöveden tuottoa noin toukokuusta – elokuun loppuun. Liikalämpö kesäaikaan voidaan ajaa maalämpöjärjestelmän porakaivoon lämmönvaihtimen kautta.
Katolle on asennettu myös aurinkosähköpaneelit, joiden laskennallinen vuosituotto on noin 4000kWh. Yhteensä paneeleja on katolla 30m². Arvion mukaan aurinkosähköntuotto on noin puolet talon kokonaissähkönkulutuksesta.
Taloon on asennettu 27 mittausanturia, sillä talotehdas haluaa kerätä kosteus- ja lämpötilatietoja talon eri rakenteista. Tavoitteena on paitsi tutkia passiivitalovaatimusten mukaisten eristemateriaalien ja vahvuuksien rakennusfysikaalista toimivuutta, myös erityisesti lämmityksen hybridiratkaisujen toteuttamista energiatehokkaalla tavalla.
Yhteisöllistä energiansäästöä
Kortteliin valmistunut ensimmäinen rivitaloyhtiö on Sonell Oy:n toteuttama 4 rivitalon ja 13 asunnnon (1125 m² + 74 m²) käsittävä kohde, jossa on yhteinen maalämpöjärjestelmä.
Nereus Oy:n vesikiertoiseen lattialämmitykseen perustuva lämmitysjärjestelmä on varustettu 44kW Titan X Aquatherm 2000L maalämpöpumpulla ja varaajalla, jotka ovat erillisessä teknisessä tilassa talon pihapiirissä. Jo rakentamisvaiheessa huomioitiin valmiudet muuttaa asunnot nollaenergiataloiksi. Erillisen teknisen tilan katolle on asennettu 30m2 aurinkokeräinjärjestelmä ja asuntoihin takkavaraus. Aurinkolämpöä hyödynnetään mahdollisimman paljon lämpimän käyttöveden lämmittämisessä ja kun kesällä keräimien tuottamaa lämpöä ei tarvita lämpimässä käyttövedessä, ohjataan lämpö maalämpöpiirin neljään kaivoon.
Rivitaloyhtiössä on talojen yhteinen maalämpöjärjestelmä, sekä aurinkokeräimet.
Kohteessa on toteutettu rivitalokohteessa harvinaisempi kattava kodinautomaatiojärjestelmä. Smarthome by EKE käsittää lämmityksen, ilmanvaihdon ja turvallisuuslaitteiden ohjaamista ja säätämistä automaattisesti mittausarvojen, ajan ja asetettujen sääntöjen perusteella. Asunnoissa on oma näyttöpääte, josta voi seurata tai säätää arvoja mieleisekseen tai antaa automatiikan hoitaa kaiken siihen asennettujen perusarvojen mukaan.
Kodista poistuttaessa kytketään murtohälyttimet päälle mutta samalla myös ilmastointi ja lämpötila säätyvät poissa kotoa – asetukseen. Myös keittiön seinäpistorasiat menevät virrattomiksi, joten kahvinkeitin ei voi jäädä päälle. Kosteusanturit on asennettu vartioimaan vesivahinkoja, jolloin vedentulo huoneistoon katkaistaan ja hälytys on saatavilla vaikka asukkaan puhelimeen.
Lämpö talteen vaikka viemäristä
Omakotitaloista on rakenteilla passiivitaloistaan tutun Dometalot Oy:n kohde, jossa tutkitaan uutta innovaatiota – Taloon asennetaan harmaan jäteveden lämmön talteenottojärjestelmä.
Harmaiden jätevesien (käyttövesi, pesukoneet) kautta poistuu talosta laskennallisesti jopa yli 7000kWh energiamäärä, josta olisi tallennettavissa nykytekniikalla puolet. Tämä tarkoittaa passiivitasolle eritetyssä talossa lähes vuosittaista lämmitysenergian määrää.
Jäteveden lämmön talteenottojärjestelmä perustuu maahan upotettavaan harmaavesisäiliöön, joka sisältää vesitiloja ja lämmönvaihdinkierukoita eri tarkoituksia varten. Laite siirtää mm. lämpöenergiaa lämpimään käyttöveteen ja tuloilmaan pakkaskaudella. Säiliössä on lämmöntalteenoton seurauksena myös viileää vettä, joten sitä käytetään kesäkaudella tuloilman jäähdyttämiseen.
Tässä talossa on peräti 50 mittauspistettä, joten lämpötilaa, kosteutta ja energiankulutusta mitataan mm. jäteveden lämmöntalteenottojärjestelmästä, tuloilman esilämmityksestä ja jäähdytyksestä, ilmanvaihdosta, käyttövedestä, lattialämmityksestä ja talon rakenteista.
Talon peruslämmitysjärjestelmä on hankintainvestoinniltaan huokein ja yksikertaisin, eli suora sähkölämmitys. Jos tehokkaalla lämmöntalteenottojärjestelmällä ja passiivienergiatason rakenteilla talon energiankulutus saadaan pudotettua 2000kWh vuodessa, sen tuottaminen yksikertaisesti sähköllä on erittäin perusteltua.
Oma voimala tuottaa sähköä ja lämpöä
Korttelissa on rakenteilla toinenkin mielenkiintoinen rivitaloyhtiö. Neljän talon yhtiöön asennetaan puuhakkeen kaasutukseen perustuva kotimainen Volter CHP –voimala, joka kykenee tuottamaan lämpöä peräti 80kW teholla ja sähköäkin 30kW. Voimalassa on haketoiminen puukaasutin, jonka tuotekaasua käyttää polttomoottoria joka taas pyörittää sähkögeneraattoria. Prosessista saadaan lämpö talteen ja sähköä tuotetaan myyntiin.
Kompaktissa CHP-voimalassa on haketoiminen puukaasutin, jossa syntyvä tuotekaasu ohjataan mäntämoottoriin, joka pyörittää 30kW sähkögenertaattoria. Prosessissa muodostuvaa lämpöä voidaan ottaa talteen 80kW.
Oulun energia on lanseerannut sähkönmyyntimallin, jossa sähkön pientuottaja (tuotto oltava silti yli 50 000 kWh vuodessa) voi myydä sähköä heidän kauttaan toiselle osapuolelle ja saa siitä määrittelemänsä hinnan. Sopimuksen myötä ylijäämäsähköä ei tarvitse myydä sähköyhtiölle pelkästään kannattamattomaan pörssisähkön hintaan.
Lisää Energiakorttelista on luettavissa oheisesta linkistä: http://www.tulevaisuudentalot.fi/pilottialue/
Lisäksi hankkeen etenemistä seurataan TM-rakennusmaailma lehdessä: http://www.rakennusmaailma.fi
pekkapoika 