TTK Links: Home Page | TTK Moodle | ÕIS
TTK/UAS Repository For Digital Teaching and Learning Resources

Üksikelamu projekteerimine ja eelarvestamine energiaklassi A või C valikuks

Gerli, Eisberg (2016) Üksikelamu projekteerimine ja eelarvestamine energiaklassi A või C valikuks. [thesis] [en] Design and Budgeting of Detached House for Selection of Energy Efficiency Rating A or C.

[img]
Preview
PDF - Published Version
Download (1MB) | Preview
[img] Other (retsensioon) - Supplemental Material
Download (22kB)
[img] Other (lihtlitsents) - Supplemental Material
Download (76kB)

Abstract

Hoonete energiatõhusaks projekteerimine on Euroopa Liidu, sealhulgas ka Eesti riigi energiasäästupoliitika üks alustalasid. Hoonete energiatõhusust väljendab energiatõhususarv (ETA), mis ühelt poolt hõlmab hoone summaarset energiakasutust ning teiselt poolt arvestab ka selle energia tootmise mõju keskkonnale. Kui käesoleval hetkel võib ehitada energiaklassile C vastavaid üksikelamuid, mille ETA on kuni 160 kWh/(m2•a), siis alates 2021. aastast lubatakse ehitada ainult liginullenergiahooneid, mis vastavad energiaklassile A (ETA ≤ 50 kWh/(m2•a)). Lühidalt öeldes näitab ETA, kui palju kulub hoone köetava pinna ruutmeetri kohta energiat, mida kasutatakse sisekliima tagamiseks, tarbevee soojendamiseks ning valgustuse ja elektriseadmete kasutamiseks. ETA leidmiseks on Eestis välja töötatud kohalik energiatõhususe arvutamise metoodika, mis on keeruline, eeldab põhjalikku süvenemist ja mitmete erinevate komponentidega arvestamist. Seejuures on soovitav juba hoone projekteerimise faasis võimalikult palju energiatõhusust puudutavaid aspekte läbi mõelda ja projektis käsitleda, vastasel juhul võivad hoone ehituse käigus tehtavad projektimuudatused viia energiatõhususarvu vähenemiseni ja nõuetele mittevastavaks muutumiseni. ETA üheks peamiseks sisendiks on üksikelamu kütteenergia netovajadus, mille kujunemist igas ajahetkes on võimalik jälgida dünaamilise energiasimulatsiooniga. Antud töös on üksikelamusse tarnitud energia ja sisekliima muutuste arvutamiseks kasutatud tarkvara IDA-ICE, mis kasutab arvutusteks kohalikke kliimaandmeid ning arvestab ka päikese liikumisega vastavas piirkonnas. IDA-ICE energiasimulatsiooni tulemuseks on muuhulgas kütteenergiavajaduse arvsuurus ning energiabilanss, mis väljendab hoones n.ö vabasoojuskoormusega toodetud ja hoonesse tarnitud energia vahekorda. Käesoleva lõputöö aluseks oleva 2011. aastal koostatud hoone ehitusprojekti ehk mudeli 1 kontrollimiseks tehtud energiaarvutused andsid D energiaklassile vastava ETA 206,5 kWh/(m2•a), mis ligikaudu 30% suurem lubatud miinimumsuurusest ehk energiaklassist C. Liginullenergiahoonele kehtestatud piirmäära ületab see rohkem kui neli korda. Mudelis 1 on kasutusel halukatlal põhinev küttesüsteem ning puudub ventilatsioon. Energiaarvutused näitavad, et enim eraldub hoonest soojuskadudena piirdetarindite (53%) ja ventilatsiooni (42%) kaudu, vabasoojusena „toodetakse“ tagasi umbes 32% kütteenergia vajadusest. Muutmaks mudeli 1 aluseks olev hoone energiatõhusamaks nii, et oleks kindlustatud vastavus energiaklassile C, tuleb hoonesse paigaldada soojustagastusega ventilatsiooniseade ning välispiirdeid täiendavalt soojustada. Energia¬arvutused annavad sellisele hoonele ehk mudelile 2 ETA arvu suuruseks 155,6 kWh/(m2•a) ning kaks korda väiksema kütte netoenergiavajaduse. Soojuskadusid läbi piirete ja ventilatsiooni on vähendatud 40% ning vabasoojusena „toodetakse“ peaaegu pool kütteenergia vajadusest ehk kokku 55,1 kWh/(m2•a). Majandusarvutused näitavad, et mudelis 2 tehtavad investeeringud muudavad esialgse projekti 5% ehk ligikaudu 13 tuhat eurot kallimaks ning nende investeeringute lihttasuvusaeg on 16 aastat. Et mudeli 1 aluseks oleva hoone energiakasutus vastaks aga energiaklassile A, tuleb lisaks soojustagastusega ventilatsiooniseadme paigaldamisele ja välispiirete täiendavale soojustamisele asendada halukatlal põhinev küttesüsteem tõhusama maasoojuspumbaga. Samuti tuleb hoones lokaalselt toota kahe päikesekollektoriga soojusenergiat ning 39 päikesepaneeliga elektrienergiat. Mudeli 3 energiaarvutuste kohaselt on energiaklassile A vastav ETA 48,9 kWh/(m2•a). Kuigi kütte netoenergiavajadus on samal tasemel kui mudelis 2, kompenseeritakse oluline osa hoones kasutatavast sooja- ja elektrienergiast päikese toodetava energiaga. Esialgse projekti energiaklassile A vastavusse viimine muudab alginvesteeringu 14% ehk ligikaudu 34 tuhande euro võrra kulukamaks. Lihttasuvuse arvutuste kohaselt teenivad need investeeringud enda tasa 12 aastaga. Kokkuvõtvalt, antud töö raames tehtud energiaarvutused näitavad, et ilma lokaalselt taastuvenergiat tootmata ei ole võimalik energiaklassi A saavutada. Kuigi liginullenergiamajale vastava hoone ehitamiseks tuleb koheselt maksta raha välja ligikaudu 10% rohkem kui energiatõhususe miinimumnõuetele vastava mudeli 2 puhul, soovitab antud töö autor ehitata ikkagi energiaklassile A vastava üksikelamu. Lisaks keskkonnasõbralikule elamule ja enda elukeskkonna paranemisele võidab üksikelamu omanik hoonet liginullenergiahooneks planeerides ka kinnisvara hinnatõusust. Teise alternatiivina soovitab töö autor esialgu investeerida madalama energiaklassiga hoonesse, milles oleks tagatud valmidus päikeseenergia kasutuselevõtuks, ning oodata päikesepaneelide hinna odavnemist.

Abstract [en]

The energy consumption of buildings is regulated by the EU directive on the energy performance of buildings that entered into force in July 2010. According to the directive, all newly constructed buildings since the year 2020 must be nearly zero-energy buildings with an energy efficiency of A and an energy performance indicator below 50 kWh/(m2•a). Until the year 2021, it is permitted to construct buildings with somewhat higher energy performance indicators, such as detached houses with the rating C and energy performance indicator up to 160 kWh/(m2•a). Energy performance requirements do not only apply to the construction of a building but also to the design phase because a building permit cannot be issued to a non-compliant design. A domestic energy performance calculation methodology has been developed in Estonia to determine the energy performance indicator, which is complex, requires focus and taking into account various components. One of the primary inputs to the energy performance indicator is the detached house's net heating energy demand that can be monitored at any given time using a dynamic energy simulation. The IDA-ICE application has been used for energy calculations performed for this thesis, which includes among its energy simulation results the heating energy demand and energy balance that reflects the ratio of energy produced in the building using heat gains to energy supplied to the building. The basis of this thesis is the draft project for the construction of an actual detached house prepared by the author in the year 2011 but that presently no longer meets the minimum requirements for energy performance. The key objective of the thesis is to determine the energy performance of various alternatives or models to bring it into compliance and calculation of their cost and payback period. The energy calculations performed to verify the design project of the building prepared in 2011 or model 1 yielded an energy performance indicator for the building corresponding to rating D, 206,5 kWh/(m2•a), which exceeds by 30% the permitted minimum value or the rating C. It exceeds the limit imposed on nearly zero-energy buildings by more than four times. Model 1 uses a heating system based on a solid fuel boiler without ventilation. Energy calculations indicate that the largest sources of heat loss are the building envelope (53%) and ventilation (42%), recovered heat gains are approximately 32% of the heating energy demand. In order to improve the energy performance of the building in model 1 to meet rating C criteria, a heat recovery ventilation system must be installed to the building and insulation must be added to the building envelope. The energy performance indicator of the building in model 2 is 155,6 kWh/(m2•a) and the net energy demand is two times lower. Heat losses through the envelope and ventilation have been reduced 40% and the recovered heat gains amount to 48% of the heating energy demand or a total of 55,1 kWh/(m2•a). Economic calculations indicate that the investments made in model 2 make the initial project 5% more expensive and the simple payback period is 16 years. In order for the energy consumption of the building in model 1 to meet the criteria for energy rating A, in addition to the additions made in model 2, the heating system based on a solid fuel boiler must be replaced with a more efficient geothermal heat pump and an additional two solar thermal collectors and 29 solar panels must be installed. The energy performance indicator corresponding to rating A of model 3 is 48,9 kWh/(m2•a). Bringing the initial project into compliance with the energy efficiency rating A adds 14% to the initial investment and has a simple payback period of 12 years. In conclusion, the energy calculations of this thesis show that it is not possible to achieve energy rating A without local renewable energy generation. Even though 10% more needs to be invested to build a model 3 building compared to model 2, the author of the thesis nevertheless recommends that a detached house meeting the energy efficiency rating A is built. In addition to an environmentally friendly house and improvement of their living environment, the owner of the detached house also gains from property price increases when designing a nearly zero-energy building.

Item Type: thesis
Advisor: Anti Hamburg
Co-advisor: Pille Hamburg
Subjects: Construction > Building Construction > Building construction and design > Building technical systems and energy efficiency
Divisions: Institute of Construction > Building Construction
Depositing User: Gerli Eisberg
Date Deposited: 13 Jun 2016 11:14
Last Modified: 13 Jun 2016 11:14
URI: http://eprints.tktk.ee/id/eprint/2299

Actions (login required)

View Item View Item