Energiankäyttö kuriin mittaamalla – ”Älylämmitysjärjestelmissä on huikea energiansäästöpotentiaali”

Yksi keino taistelussa energiakriisiä ja ilmastonmuutosta vastaan voisi Suomessakin olla lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtainen mittaaminen. ”Ajatuksenahan tämä ei ole uusi. 1920-luvulla vesikiertoinen keskuslämmitys alkoi korvata asuntokohtaiset puuhellat, ja jo silloin mietittiin kustannusten jakamista”, sanoo aihetta opinnäytetyössään tutkinut Antti Pohjala.

Juttu on julkaistu alun perin lokakuussa 2022 Talotekniikka-lehdessä 7/2022.

Kun Antti Pohjala kirjoitti opinnäytetyötään Lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtainen mittaaminen LVI-suunnittelussa, nykyinen energiakriisi teki vasta tuloaan. Työ oli ajankohtainen kirjoittamishetkenään, mutta muuttui julkaisunsa jälkeen vielä ajankohtaisemmaksi.

– Veikkaan, että nykyisillä energianhinnoilla esimerkiksi sisälämpötilan merkittävä pudottaminen silloin, kun ei ole kotona, toisi huomattavasti isomman hyödyn kuin mitä se toi työni kirjoittamisen aikaan, Pohjala sanoo.

Asuntokohtainen mittaaminen ja energian laskuttaminen käytön mukaan voisi Pohjalan arvion mukaan tuoda kannustusta energiansäästöön: asukkaat ajattelisivat enemmän energiankäyttöään ja hyödyntäisivät esimerkiksi älyjärjestelmiä.

– Älylämmitysjärjestelmissä on huikea energiansäästöpotentiaali. Vaikka patteriventtileissä, joita voi ohjata ja ajastaa puhelimella – asunnon voi esimerkiksi viilentää illalla. Mutta koska tämä ei kerrostalossa vaikuta asukkaan omiin kustannuksiin, sen käyttämiseen ei ole kannustinta.

Mallia muualta Euroopasta

Kovin hyvin lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtaista mittaamista ei Pohjalan mielestä suomalaisten LVI-suunnittelijoiden keskuudessa tunneta, vaikka muualla Euroopassa menetelmää jo käytetään. Esimerkiksi Saksassa lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtainen mittaaminen on Pohjalan mukaan ollut käytössä jo pitkään ja vallitseva trendi.

– Ajatuksenahan tämä ei ole uusi. 1920-luvulla vesikiertoinen keskuslämmitys alkoi korvata asuntokohtaiset puuhellat, ja jo silloin mietittiin kustannusten jakamista, Pohjala sanoo.

Ruotsissa lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtainen mittaaminen on Pohjalan mukaan yleistymään päin. Hänen mielestään meidän kannattaakin katsella juuri Ruotsin suuntaan. Siellä ilmasto, yhteiskunta ja rakentamistapa ovat hyvin samanlaisia kuin Suomessa. Esimerkiksi Saksassa ilmasto ja rakentamistapa eroavat Suomesta, joten tutkimustuloksetkin voivat olla erilaisia.

Suomen rakennukset ovat moneen muuhun maahan verrattuna jo valmiiksi energiatehokkaita. On siis pohdittava, mitä lisäarvoa lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtainen mittaaminen tuo juuri suomalaisrakennuksiin. Eurooppalaisissa tutkimuksissa Pohjala on nähnyt hyviä tuloksia: lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtainen mittaaminen on tuonut 10–40 prosentin energiansäästöt. Tulosten arvioimisessa on tosin huomioitava paikallinen rakentamistapa sekä se, onko samalla tehty muita taloteknisiä parannuksia.

– On myös syytä huomioida, minkälainen mittausjärjestelmä on kyseessä: millaisista komponenteista se on tehty, mitä se maksaa, millaiset laitteiston käyttö- ja ylläpitokustannukset ovat, tuleeko laskutuksen myötä uusia hallinnollisia kuluja.

Haasteena putkireitit

Pohjala jakaa työssään energian kulutuspaikkakohtaisen mittaamisen kahteen mittaustapaan: kulutetun energian suoraan mittaamiseen ja välilliseen kustannustenjakoon. Suora mittaaminen toteutetaan samaan tapaan kuin kaukolämpöyhtiöiden laitteistoissa, joissa yhtiöt laskuttavat taloyhtiöitä energiankulutuksen mukaan. Samanlaisia mittareita voidaan käyttää asuntokohtaisesti.

Pohjala arvioi lämpömäärämittarien merkittävimmäksi haasteeksi putkireitit. Uudisrakentamisessa lämpömäärämittarit on helpompi ottaa käyttöön: silloin putkireitit voidaan suunnitella jo valmiiksi niin, että energia tuodaan asuntoon yhden pisteen kautta. Olemassa olevissa rakennuksissa putkireitit ovat kuitenkin usein niin rikkonaisia, että lämpömäärämittareita voitaisiin joutua asentamaan useampia huoneistoa kohden.

– Se menee teknisesti hankalaksi, ja kustannukset nousevat. Silloin voidaan lähteä miettimään välillisiä kustannustenjakomenetelmiä. Ne eivät mittaa kulutettua energiaa suoraan, vaan ilmaisevat osuuden kokonaiskulutuksesta. Välilliset kustannustenjakomenetelmät vaativat suoran energiamittauksen tuekseen. Esimerkiksi lämpömäärämittarin, joka mittaa koko kerrostalon käyttämän energian määrää, Pohjala sanoo.

Välillisenä kustannustenjakomenetelmänä voidaan käyttää esimerkiksi lämmityskustannustenjakolaitteita: asuntoon asennettavat laitteet kertovat, miten suuren osuuden kyseinen asunto käyttää kokonaisuudesta.

– Se on ylivoimaisesti yleisin tekniikka Euroopassa: mittalaite, joka asennetaan lämmityspatterin pintaan. Laite mittaa patterin pinnan ja huonelämpötilan välistä eroa ja haarukoi, miten paljon lämmityspatteri syö energiaa.

Tapausesimerkkinä tornitalo

Pohjala nosti työhönsä teoreettiseksi tapausesimerkiksi itselleen tutun kohteen: 24-kerroksisen tornitalon, jonka asuntojen lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmä on pitkälti hänen käsialaansa.

– Otin kohteen suunnitelmat esille ja mietin, miten mittaisin siellä energiaa huoneistokohtaisesti. Meillä oli kohteessa käytössä huoneistokohtainen jakotukkijärjestelmä, joten energiaa saadaan tuotua mitattavalle alueelle yhden pisteen kautta. Silloin lämpömäärämittareiden käyttö saadaan pidettyä järkevässä määrässä, Pohjala kertoo.

Lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtainen mittaaminen on vedenmittausta vaikeampaa – mikä Pohjalan mukaan lienee suurin syy sille, ettei menetelmä vielä ole yleistynyt.

– Vedenmittaus on yksinkertaista. Lyödään virtausmittari putkeen, ja kulutusta tapahtuu vain, kun hana on auki. Mutta lämpö- ja jäähdytysenergiaan ulkoiset tekijät vaikuttavat huomattavasti enemmän. Esimerkiksi se, onko asunto pohjois- vai eteläseinällä, ylimmässä kerroksessa kulmassa vai alhaalla keskellä rakennusta. Eri asunnoissa lämpöhäviö on eri suuruinen.

Pohjalan mukaan onkin pohdittava, miten lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtainen mittaaminen suhtautuu asukkaiden yhdenvertaisuuteen: Tarvitaanko esimerkiksi sijaintiin perustuvaa kompensointia, jossa lämpöteknisesti eriarvoiset huoneistot pyritään tuomaan samalle viivalle korjauskertoimilla? Miten asukkaat suhtautuvat siihen, että tietyssä asunnossa on sijainnin takia suuremmat lämmityskustannukset?

– Iso ratkaistava asia on myös se, mistä kirjallisuudessa käytetään nimitystä varastettu lämpö. Jos asutussa huoneistossa on sisälämpötila 21 astetta ja seinänaapurissa tyhjillään olevassa asunnossa 16 astetta, lämpötilaero pyrkii tasoittumaan väliseinien läpi. Silloin asutussa asunnossa kuluu energiaa tyhjillään olevan naapurihuoneiston lämmittämiseen.

”Pystymme paljon parempaan”

Pohjalan mukaan lämmitys- ja jäähdytysenergiaa mitataan Suomessa kulutuspaikkakohtaisesti vielä hyvin vähän. Hän löysi tutkimuksensa aikana vain joitain yksittäisiä testikohteina olleita vuokra-asuntoja. Tutkimustakin löytyy aiheesta Pohjalan mukaan vain vähän, ja osa niistä on melko vanhoja.

– Työni toimi päänavauksena ja alkuna jatkotutkimukselle. Jotta kulutuspaikkakohtaisesta mittaamisesta saadaan hyvä suomalaista rakentamistapaa palveleva menetelmä, vaaditaan muutakin kuin tämä yksi opinnäytetyö, hän sanoo.

Lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtainen mittaaminen säästää Pohjalan mukaan energiaa sitä enemmän, mitä enemmän rakennus käyttää energiaa. Siksi tarvitaan nimenomaan suomalaista jatkotutkimusta.

– Etelämpänä Euroopassa rakennusten lämmöneristävyys on ihan eri tasolla kuin meillä. Siellä on esimerkiksi paikoittain yksilasisia ikkunoita. Ja myös kulutustottumukset voivat olla erilaisia kuin Suomessa.

Pohjalan mukaan lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtainen mittaaminen saadaan kyllä nykytiedoillakin toimimaan, mutta lisätutkimus tekisi menetelmästä paremman.

– Lisätutkimuksen avulla pystyisimme poistamaan haasteita, joita vaikka asuntojen välinen lämpövirta mittaamiseen aiheuttaa. Euroopan maat ovat kehittäneet laskennallisia korjauskertoimia, joilla ne pyrkivät eliminoimaan asuntojen välisten lämpövirtojen vaikutusta. Mutta mielestäni kaikki niistä eivät ole hirveän hyviä. Ne ovat epätarkkoja. Jos tutkimme ja kehitämme tätä lisää, pystymme paljon parempaan.

Lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtaisen mittaamisen teho perustuu siis inhimilliseen tekijään: energian loppukäyttäjä saa kulutuksestaan tietoa ja motivoituu sitä kautta ehkä vähentämään kulutustaan.

– Pakollinen asuntokohtainen vedenmittaus vähensi veden kulutusta. Uskon, että mittaamisella on lämmitys- ja jäähdytysenergian osalta sama vaikutus.

Lähde: Antti Pohjala: Lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtainen mittaaminen LVI-suunnittelussa

__________________________________________________________________________

Opinäytetyön taustalla energiatehokkuusdirektiivi

Antti Pohjala jatko-opiskelee Aalto-yliopistossa diplomi-insinööriksi. Tutkintonimikkeenä on Master of Science, tutkinto-ohjelmana Advanced Energy Solutions ja pääaineena Energy in Buildings and Built Environment. Opinnäytetyönsä lämmitys- ja jäähdytysenergian kulutuspaikkakohtaisesta mittaamisesta LVI-suunnittelussa hän teki Satakunnan ammattikorkeakouluun (SAMK).

Pohjala työskentelee LVI-suunnittelijana Rambollilla ja sai yrityksestä myös opinnäytetyönsä aiheen.

– Työni taustalla on EU:n energiatehokkuusdirektiivi, jossa edellytettäisiin huoneistokohtaisen veden ja sähkön mittaamisen lisäksi myös lämmitys- ja jäähdytysenergian mittaamista. Vettä ja sähköä mitataan Suomessa tällä hetkellä kattavasti, mutta lämpöä ja jäähdytystä hyvin vähän, hän sanoo.

Pohjala kertookin opinnäytetyössään, että Euroopan unionin vuonna 2012 voimaan tullutta energiatehokkuusdirektiiviä muutettiin vuonna 2018 vastaamaan paremmin EU:n energiatehokkuustavoitteita. ”Yksi tehdyistä muutoksista oli lämmityksen, jäähdytyksen ja lämpimän käyttöveden kulutuspaikkakohtaista mittaamista ja kustannusten jakamista käsittelevän artiklan 9b lisääminen”, hän kirjoittaa.

Opinnäytetyössään Pohjala selvitti sitä, millaisilla teknisillä ratkaisuilla direktiivin vaatimuksiin voitaisiin Suomessa vastata. Työn pääpaino oli tekniikassa. Siinä, millaisia menetelmiä Suomessa on käytettävissä ja miten niitä voidaan asentaa.