Energiatehokkaan tehdasvalmisteisen puutalon talotekniikan integrointi

Finland is committed to the pollution reductions of European Union's energy directive. As a result, building regulations are getting tighter every year in the future. Energy efficiency requirements also apply to detached houses and building service technology. The building service technology of detached houses has been developed in order to achieve future goals of energy consumptions, costs and emissions. In addition, the design practices should be developed and applied in the future to reduce energy consumption. Objective of this Master's Thesis was to develop a building services package solution for prefabricated timber houses, which is based on the new building codes and energy efficiency requirements. The purpose of this thesis was to accomplish new types of modular building service solutions which support prefabricated and low energy house production. The building service solution proposals emphasize energy-effectiveness, and cost-effectiveness, and renewable energy sources. Three building service technology packages were designed in this thesis with different heating systems, of which energy-and cost-effectiveness were compared in southern Finland weather conditions. Solar energy was used in each solution. The results indicate that a heating solution based on geothermal heat pump is the most energy-, cost-, and emission-efficient. An air water pump is a somewhat more expensive alternative. The energy consumption, costs, and emissions were the largest for electricity based solutions. A building service solution based on a geothermal heat pump and air-water heat pump met the 2012 building regulations for energy efficiency and renewable energy standards. The electricity-based solution failed the regulations, which reflects the significance of renewable energy in the 2012 building regulations. The assembly workload for every building service solution was estimated to be the same. According to the calculations, the benefits of solar panels are minimal, if domestic economical deductions of solar panels are ignored. Building service solutions contribute to the rationalisation of prefabrication by optimizing the use of time and eliminating the installation and construction defects. Based on the calculations the heating equipment currently on the market is in almost every case power demand wise too powerful for low-energy buildings. Modules with suitable power demand would be more compact, and in the future when buildings energy consumption decrease further, the modules will reach an even smaller size.Suomi on sitoutunut EU:n energiadirektiivin mukaisiin päästöjen vähennyksiin. Tämän seurauksena rakentamismääräykset kiristyvät lähivuosina. Energiatehokkuusvaatimukset koskevat myös pientaloja ja niiden talotekniikkaa. Pientalojen talotekniikkaa on kehitettävä, jotta tulevaisuudessakin saavutettaisiin tavoitteet energiankulutusten, kustannusten ja päästöjen osalta. Lisäksi mitoituskäytäntöjä tulee kehittää ja sove1taa tulevaisuudessa pienentyvään energiankulutukseen. Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää tehdasvalmisteiseen pientaloon talotekniikan pakettiratkaisu uusien rakentamismääräyksien ja energiatehokkuuden näkökulmasta. Tarkoituksena oli aikaansaada uudentyyppisiä valmistalotuotantoa ja matalaenergiarakentamista tukevia talotekniikkamoduuliratkaisuja puurakenteisille pientaloille. Talotekniikkaratkaisuissa tähdättiin mahdollisimman hyvään energia- ja kustannustehokkuuteen, sekä painotettiin uusiutuvia energiamuotoja. Työssä suunniteltiin kolme eri lämmitysjärjestelmää käyttävää talotekniikkapakettia, joiden energia- ja kustannustehokkuutta vertailtiin esimerkkirakennuksessa Etelä-Suomen sääoloissa. Jokaisessa lämmitysratkaisussa hyödynnetään käyttöveden lämmitystä aurinkokeräimellä. Laske1mat osoittivat, että maalämpöpumppuun perustuva lämmitysjärjestelmä on energiankulutukseltaan, päästöiltään ja kustannuksiltaan kannattavin vaihtoehto. Ilma-vesilämpöpumppu olisi hieman kalliimpi vaihtoehto, ja sähkölämmitykseen perustuvassa ratkaisussa energiankulutus, kustannukset ja päästöt olivat suurimmat. Maalämpöpumppu- ja ilma-vesilämpöpumppulämmitykseen perustuva talotekniikkaratkaisu täyttivät vuoden 2012 rakentamismääräysten energiatehokkuus- ja uusiutuvan energian vähimmäisvaatimukset. Sähkölämmitysratkaisu jäi vaatimuksista selvästi, mikä kuvastaa uusiutuvan energian merkittävyyttä vuoden 2012 rakentamismääräyksissä. Talotekniikkamoduuleissa on lämmitysjärjestelmistä riippumatta arvioitu olevan asennusten suhteen samansuuruinen työmäärä. Aurinkokeräinten hyöty energia- ja kustannustehokkuuden kannalta on laskelmien mukaan lähes olematon, mikäli aurinkokeräimistä saatavia talousvähennyksiä ei oteta huomioon. Talotekniikkaratkaisut edistävät valmistalotuotannon rationalisointia eliminoiden asennus- ja rakennusvaiheen virheitä ja ajankäyttöä. Mitoituslaskelmien perusteella markkinoilta löytyvät lämmityslaitteet ovat lähes poikkeuksetta tehontarpeiltaan liian suuria matalaenergiataloihin. Tehontarpeiltaan sopivilla laitteilla moduuli olisi entistä pienempi, ja rakennusten energiankulutuksen vähentyessä tulevaisuudessa lisää, päästäisiin vieläkin pienempiin moduulikokoihin