Monitavoiteoptimointi etsii parhaan yhdistelmän eri energiatehokkuustoimille. Parhaat energiaremontit tuovat heti säästöä hoitovastikkeeseen. Ja kun investointi on maksettu, säästöt todella tuntuvat kukkarossa.
Moni taloyhtiö miettii parhaillaan energiaremonttia vuosi vuodelta kallistuvan energialaskun pienentämiseksi. Vaihtoehtoja on lukemattomia, maalämpöjärjestelmästä vanhojen ikkunoiden uusimiseen, lisäeristämisestä ilmanvaihdon lämmöntalteenottoon.
– Energiaremonteissa rahat halutaan käyttää mahdollisimman järkevästi. Kun eri vaihtoehtoja aletaan yhdistellä keskenään, menee sormi suuhun alan asiantuntijaltakin. Eri toimenpiteiden yhdistelmiä on helposti miljoonia, kertoo Ilmastoviisaat taloyhtiöt -hankkeen projektipäällikkö Aleksi Heikkilä.
Vaihtoehtojen lukumäärä on päätähuimaava: eri tehoisia maalämpöratkaisuja on lukemattomia, eristepaksuuksia useita ja aurinkopaneeleja voi laittaa talon katolle joko yhden tai satoja. Normaali käytäntö on, että kokenut suunnittelija laskee muutaman eri vaihtoehdon kustannukset ja vaikutukset talon energiankulutukseen ja päästöihin.
– Näin saadaan ihan hyvä ratkaisu, mutta ei välttämättä sitä kaikkein parasta, Heikkilä toteaa.
Helsingin kaupunki on kokeillut kolmessa eri hankkeessa, miten toimii energiaremonttien monitavoiteoptimointi, monen suunnitteluyrityksen tarjoama uutuustuote. Optimaalista energiatehokkuusratkaisua on etsitty kolmessa helsinkiläisessä 1960-70-lukujen kerrostalokohteessa. Työhön valjastettiin matemaattinen optimointialgoritmi, joka käy systemaattisesti läpi kaikki eri vaihtoehdot.
– Optimoinnin tavoitteet ovat toistensa kanssa ristiriitaisia, tyypillisesti remontin kustannukset ja sillä saavutettava energiatehokkuus. Kun rakennuksen energiatehokkuus paranee, myös remontin kustannukset tapaavat nousta, Heikkilä selvittää.
Tyypillisesti muutaman kymmenen tuhannen euron hintaisessa optimoinnissa on kolme vaihetta. Aluksi rakennuksesta ja sen tekniikasta rakennetaan 3D-malli. Seuraavaksi laaditaan rakennuksen energiamalli, joka laskee talon energiankulutuksen nykytilanteessa ja parannusten jälkeen. Vaihtoehtojen laskennassa auttaa optimointialgoritmi, joka etsii lukemattomien vaihtoehtojen joukosta tutkittavalle rakennukselle parhaat.
14 % tuottoa rahoille
Monitavoiteoptimoinnin tuloksena saadaan pistejoukko, muutama vaihtoehto joista jokainen on optimiratkaisu energiaremontin toimenpiteiksi. Tilaajan kunnianhimosta riippuu, haluaako hän investoida enemmän ja saavuttaa suurempia säästöjä, vai tyydytäänkö pienempään investointiin ja pienempiin säästöihin.
Yksi Ilmastoviisaat taloyhtiöt -hankkeen pilottitaloista on Vuosaaressa sijaitseva 14 talon ja lähes 500 asunnon taloyhtiö Lokkisaarentie.
– Optimoinnin perusteella paras lämmitysmuoto juuri tähän yhtiöön on ilma-vesilämpöpumppu. Vaikka investointi on melko iso, maksaa se itsensä nopeasti takaisin, Heikkilä kertoo.
Hyvä uutinen asukkaille on se, että jos investointi katetaan 10 vuoden lainalla, kattaa energiansäästö kaikki vuotuiset lainanhoitokulut. Hoitovastikkeita eri tarvitse nostaa.
– Ja kun investointi on maksettu, putoavat vastikkeet 30-40 senttiä neliöltä, Aleksi Heikkilä kertoo.
Meren äärellä Merihaassa parhaaksi lämmitysratkaisuksi taas osoittautui meren lämpöä hyödyntävä vesistölämpöpumppu. Nykyinen kaukolämpö jäisi sen rinnalle varalämmönlähteeksi kovimmille pakkasille.
Optimaalisen investoinnin laskennallinen korkotuotto on huimat 14 prosenttia. Omaan taloyhtiöön sijoittaminen peittoaa helposti muut sijoitusmuodot.
– Harva sijoittaja saa tällaista tuottoa rahoilleen, Aleksi Heikkilä muistuttaa.
3 x monitavoiteoptimointi
Helsingin kaupunki on ollut mukana kolmen helsinkiläisen kerrostalon monitavoiteoptimointihankkeessa. Optimointien tulokset paljastavat, että talot ovat yksilöitä. Kustannustehokkaimmaksi lämmitysratkaisuksi osoittautui Merihaassa merilämpö, Vuosaaressa ilma-vesilämpöpumppu ja Kontulassa maalämpöjärjestelmä kaukolämmön rinnalla.
Esimerkki 1: As Oy Lokkisaarentie, Vuosaari, Helsinki
Rakennusvuosi 1965
Asuntoja 483
Rakennuksia 14
Kerrokset: 3-5
Nykyinen lämmitysmuoto: Kaukolämpö
Ilmanvaihto: Osassa rakennuksia koneellinen poistoilmanvaihto, ei lämmöntalteenottoa, osassa painovoimainen ilmanvaihto.
Energialuokka: E
Energiankulutus
- Kaukolämpö 49,7 kWh/m3/v
- Kiinteistösähkö 3,8 kWh/m3/v
Optimoinnin tekijä: Sweco 2020
Tutkimushanke: Ilmastoviisaat taloyhtiöt -hanke 2018-2020.
Lähde: https://kartta.hel.fi/3d/mesh/
Energiaremontin vaihtoehdot
Päälämmitysmuoto maalämpöpumppu / ilma-vesilämpöpumppu / kaukolämpö
Lisälämmitysmuoto sähkö / kaasu / kaukolämpö
Poistoilmalämpöpumpun asentaminen
Ilmanvaihtojärjestelmän remontointi nykyjärjestelmän kunnostus / lämmöntalteenoton rakentaminen
Aurinkopaneelit katolle 0-500 m2
Jäteveden lämmöntalteenottojärjestelmän rakentaminen
Ikkunoiden kunnostus tai uusiminen U-arvot 2,2 / 1,0 / 0,7 W/m2K
Lamellitalon laajennus päätylaajennus ja kerroksen korotus / pelkkä päätylaajennus
Optimoinnin tulos
Optimointi tehtiin yhtiön kahdelle tyyppirakennukselle, toinen pistetalo ja toinen lamellitalo. Molemmissa talotyypeissä takaisinmaksuajaltaan paras vaihtoehto oli päälämmitysvuodon vaihtaminen ilma-vesilämpöpumppujärjestelmäksi ja kaukolämmön jättäminen sen rinnalle varajärjestelmäksi. Lämpöpumppuinvestointi säästää itsensä moninkertaisesti takaisin nykyistä pienempänä ostoenergiankulutuksena. Ikkuna- ja ilmanvaihtoremonteissa parhaaksi vaihtoehdoksi 25 vuoden tarkastelujaksolla osoittautui vanhojen ikkunoiden ja ilmanvaihtojärjestelmien kunnostaminen. Ehdotetun energiaremontin takaisinmaksuaika on noin 10 vuotta. Jos hanke rahoitetaan 10 vuoden pankkilainalla, vastikkeet pysyvät aluksi entisellään, ja tipahtavat laina-ajan päätyttyä noin 40 sentillä asuinneliöltä.
Optimointialgoritmi etsii parhaat ratkaisut isosta vaihtoehtoavaruudesta. Investointi- ja elinkaarikustannusten sekä takaisinmaksuaikojen näkökulmasta parhaat vaihtoehdot on merkitty vihreällä.
——————————————-
Esimerkki 2: As Oy Haapaniemenkatu 16, Merihaka, Helsinki
Rakennusvuosi 1974
Asuntoja 460
Rakennuksia 3
Kerrokset: 14
Nykyinen lämmitysmuoto: Kaukolämpö
Ilmanvaihto: Koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto, lämmöntalteenotto
Energialuokka: E2018
Energiankulutus
- Kaukolämpö 46,3 kWh/m3/v
- Kiinteistösähkö 5,9 kWh/m3/v
As Oy Hakaniemenranta 28, Merihaka, Helsinki
Rakennusvuosi 1979
Asuntoja 76
Rakennuksia 1
Kerrokset: 10
Nykyinen lämmitysmuoto: Kaukolämpö
Ilmanvaihto: Koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto
Energialuokka: E2018
Energiankulutus
- Kaukolämpö 34,9 kWh/m3/v
- Kiinteistösähkö 4,9 kWh/m3/v
Optimoinnin tekijä: Granlund Oy, 2019
Tutkimushanke: mySMARTLife 2017-2021.
Energiaremontin vaihtoehdot
Lämmitysmuoto kaukolämpöjärjestelmä / kaukolämpö- ja maalämpöpumppujärjestelmä / sähkökattila- ja maalämpöpumppujärjestelmä / kaukolämpö- ja merilämpöpumppujärjestelmä / sähkökattila- ja merilämpöpumppujärjestelmä
Ulkoseinien peruskorjaus peruskunnostus tai lisäeristäminen, U-arvo 0,13-0,54 W/m2K
Parvekeovien uusiminen U-arvo 1,0 / 0,7 W/m2K
Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton uusiminen hyötysuhteeltaan paremmaksi
Aurinkopaneelit katolle 0-100 m2
Aurinkolämpökeräimet katolle 0-100 m2
Jäteveden lämmöntalteenottojärjestelmän rakentaminen
Lämmitysverkoston keskitetty älykäs säätö
Lämmityspatterien uusiminen
Optimoinnin tulos
Pienimmät elinkaarikustannukset saatiin vesistölämpöpumppujärjestelmälle. Haapaniemenkatu 16:n järjestelmä kannattaa toteuttaa yhdessä kaukolämmön kanssa, Haapaniemenkatu 28:ssa optimaalinen ratkaisu oli irrottaa kohde kaukolämmöstä ja tuoda vesistölämpöpumpun rinnalle sähkökattila varalämmitysjärjestelmäksi. Iso investointi lämmitysjärjestelmän vaihdokseen on kannattava, sillä vuotuiset lämmityskulut putoavat molemmissa kohteissa huomattavasti, ja lämmityksen aiheuttamat päästöt laskevat noin neljäsosaan nykyisestä. Investoinnin laskennallinen vuotuinen korkotuotto on noin 14 %.
Merihaan ympäristön sillanrakennushankkeiden takia merialueen lämpöpumppujärjestelmien toteuttaminen ei ole mahdollista vielä lähivuosien aikana. Tätä odotellessa kannattaa optimoinnin perusteella uusia rakennusten kävelykansitason yksilasiset ikkunat ja asentaa lämmitysjärjestelmään älykäs säätöjärjestelmä.
Optimointia varten arvioitiin eri energiaremonttien hintatiedot.
————————————————————————————————-
Esimerkki 3: Heka Kontulankaari 11, Kontula, Helsinki
Rakennusvuosi 1970-71
Omistaja: Helsingin kaupungin asunnot HEKA Oy
Asuntoja: 288
Rakennuksia: 3
Kerrokset: 8
Nykyinen lämmitysmuoto: Kaukolämpö
Ilmanvaihto: Koneellinen poistoilmanvaihto
Energialuokka: Ennen peruskorjausta D, korjausten jälkeen C.
Energiankulutus
- Kaukolämpö 39,11 kwh/m3/v
- Kiinteistösähkö 4,65 kwh/m3/v
Optimoinnin tekijä: Granlund Consulting Oy, 2020
Tutkimushanke: Kohti hiilineutraaleja kuntia ja maakuntia CANEMURE 2018-2024
Energiaremontin vaihtoehdot
Yläpohjan lämmöneristyksen parantaminen U-arvot 0,09-0,47 W/m2K
Aurinkopaneelit katolle 0-480 m2
Jäteveden lämmöntalteenottojärjestelmän rakentaminen
Poistoilmalämpöpumpun asentaminen
Maalämpöpumppujärjestelmän rakentaminen 90 – 270 kW
Lämmityspatterien ja termostaattien uusiminen
Sähkökattilan lisääminen varalämmitysjärjestelmäksi 100-300 kW
Tulo-/poistoilmanvaihtojärjestelmän rakentaminen
Lämmitysverkoston keskitetty älykäs säätöjärjestelmä
Optimoinnin tulos
Helsingin kaupunki on asettanut vuokra-asunnoilleen kunnianhimoiset päästövähennystavoitteet. Monitavoiteoptimointi etsi kustannustehokkainta ratkaisua peruskorjausikään tulevien vuokratalojen energiaremontointiin. Koneellisen poistoilmanvaihtojärjestelmän muuttaminen tulo/poistoilmanvaihdoksi yhdistettynä kaukolämpö- ja maalämpöjärjestelmään pienentää merkittävästi talojen energiankulutusta ja hiilijalanjälkeä kohtuullisilla elinkaarikustannuksilla. Suositellussa maalämpöjärjestelmässä on 12 kappaletta 300 m:n syvyistä maalämpökaivoa ja lämpöpumpun teho on 90 kW. Kaukolämpö säilytetään nykyjärjestelmän rinnalla. Lämmitysjärjestelmän uusiminen lähes puolittaa talojen ostoenergian kulutuksen. Talojen katolle suositellaan asennettavaksi 480 m2 aurinkopaneeleja.
Optimoinnin tuloksia hyödynnettiin peruskorjauksen hankesuunnittelussa. Esimerkiksi aurinkopaneelien määrää katoilla piti vähentää uusien iv-konehuoneiden takia. Maalämpökaivojen määrä tarkentuu, kun koeporausten perusteella saadaan arvio kaivojen lämpötehosta.
Lisätietoa
Helsingin Kaupunkiympäristön toimialan raportti 2020:31 Kontulankaaren optimoinnin tuloksista: Peruskorjaushankkeen energiaoptimointi ja elinkaaren hiilijalanjälkilaskenta (pdf 4 Mt)
Kontulankaaren optimoinnin tulokset. Suositeltu järjestelmä on violetilla ympyrällä merkattu piste. Suositeltu ilmanvaihdon uusiminen, maalämpöjärjestelmä ja aurinkopaneelit pudottavat rakennusten vuotuisia hiilidioksidipäästöjä 1620 tonnilla, melkein kolmannekseen nykyisestä.
Kaikki voittavat, ilmasto ja osakkaat
Lokkisaarentielle on suunnitteilla iso investointi monitavoiteoptimoinnin suosittamaan energiaremonttiin. Päätöksentekoa helpottaa se, että lämmitysjärjestelmän vaihto tiputtaa samaan aikaan sekä asumiskuluja että asumisen päästöjä.
Asunto-osakeyhtiö Lokkisaarentiellä ei ole aikailtu. Yhtiöön vasta tehty monitavoiteoptimointi suositti päälämmitysjärjestelmän vaihtoa, ja nyt konkreettinen suunnitelma alkaa hahmottua.
– Hankesuunnitelmassa on ilmavesi-lämpöpumput kaikkiin taloihin ja maksimimäärä aurinkopaneeleja katoille, kertoo yhtiön hallituksen puheenjohtaja Risto Lähteenmäki.
Samassa yhteydessä tehdään roppakaupalla muita energiatehokkuutta parantavia toimia, rättipattereiden termostaattiohjauksesta aina taloautomaation uusimiseen entistä älykkäämmäksi.
ARAn energia-avustuksen kriteerit täyttyvät Lokkisaarentien energiaremontissa kirkkaasti. Vuoden 2020 alusta alkaen energiatehokkuutta riittävästi parantaviin korjauksiin on saanut avustusta jopa 50 % kustannuksista, enintään kuitenkin 4000 euroa yhtiön asuntoa kohden.
Lähteenmäki esittelee hankesuunnitelman arvioimia energiansäästölukuja. Kun yhtiön kaukolämmönkulutus on nyt 5560 MWh vuodessa, tipahtaa se kaukolämmön jäädessä lisälämmitysjärjestelmäksi noin kahdeksasosaan nykyisestä. Energiaremontin tuoma päästövähennys taloyhtiölle on huimat 585 hiilidioksiditonnia vuodessa.
– Melkein yhtä paljon kuin se, että kaikki asukkaamme jättäisivät vuotuisen Ibizan-lennon tekemättä, vertaa Risto Lähteenmäki.
– Tavoite on tehdä ratkaisu, jolla on hyviä vaikutuksia elinympäristöön, ja joka tuottaa samalla rahaa.
Hankesuunnitelma etenee toteutukseen, jos tuleva yhtiökokous antaa sille vihreää valoa. Sitä varten hallitus on laskenut, millainen vaikutus investoinneilla on osakkaiden hoitovastikkeisiin. Laskelman perusteella investoinnin kattaminen 10 vuoden pankkilainalla ei näkyisi vastikkeessa lainkaan, mutta säästöjä pitäisi odotella siihen saakka, kunnes laina on maksettu.
Yhtiön hallitus kuitenkin haluaa, että asumiskulut putoavat heti kun energiaremontti valmistuu. Niinpä laina-aika tulee olemaan hieman pidempi, ja säästöistä päästään nauttimaan saman tien.
– Tällaisen investoinnin reaalituotto pitää olla 7-8 prosentin luokkaa, ja puolet siitä pitäisi pystyä jakamaan osakkaille, linjaa Lähteenmäki.
Optimointi vankka pohja päätöksille
Lokkisaarentiellä ei lähdetty tekemään monitavoiteoptimointia aivan puhtaalta pöydältä. Energiatehokkuuteen on panostettu yhtiössä vuosikausia. Lokkisaarentie on ollut yksi Ilmastoviisaat taloyhtiöt -hankkeen pilottitaloista. Erilaisia energiaremontteja maalämmöstä ja aurinkopaneeleista ilmanvaihdon lämmöntalteenottoon on suunniteltu jo pitkään.
– Mutta muuttujia on paljon, ja päätöksenteko on vaikeaa. Monitavoiteoptimointi antoi hyvä pohjan päätöksenteolle, Lähteenmäki kertoo.
Osa optimoinnin tuloksista oli yllätys kerrostalojen energiatekniikkaan hyvin perehtyneelle Lähteenmäellekin. Muun muassa taloihin kaavailtu maalämpöjärjestelmä osoittautui hankalaksi toteuttaa, sillä tontti sijaitsee pohjavesialueella.
– Optimoinnin tuloksissa yllätti, että ilma-vesilämpöpumppu on niin kilpailukykyinen vaihtoehto.
Talojen jätevesien lämmöntalteenotto ei osoittautunut optimoinnin perusteella kannattavaksi, vaikka ennakko-oletukset olivat toiset.
Sen sijaan optimoinnin suositus säilyttää vanhat ikkunat kunnostamalla ne oli linjassa Lokkisaarentiellä jo kymmenen vuotta sitten tehdyn päätöksen kanssa.
– Monissa yhtiöissä ikkunat päästetty niin huonoon kuntoon, että ne on pakko uusia. Meillä niitä on kunnostettu jo pitkään talo kerrallaan.
Isossa yhtiössä monitavoiteoptimoinnin kustannus on kymmeniä tuhansia euroja. Lähteenmäen mukaan kustannus on varsin maltillinen varsinaisiin toteutuskustannuksiin verrattuna. Vastineeksi saa kaikki energiaremontin vaihtoehdot vertailtavaksi samalle viivalle, ja suosituksen juuri omalle talolle optimaalisesta energiaremontista.
– Mitä isompi yhtiö, sitä järkevämpää monitavoiteoptimoinnin teettäminen on. Varsinkin jos isoja remontteja on tulossa, kannattaa kaikki energiatehokkuustoimet miettiä yhdellä kertaa, Lähteenmäki vinkkaa.
As. Oy Lokkisaarentien vuotuinen kaukolämpölasku on ollut yli 500 000 euroa vuodessa. Ilma-vesilämpöpumppujen myötä kaukolämmön kulutus tipahtaa kahdeksasosaan. Hallituksen puheenjohtaja Risto Lähteenmäki on varma, että energiaviisas kiinteistöjen hoito näkyy myös asuntojen arvossa.
Monitavoiteoptimointeja tekevät muun muassa nämä suunnitteluyritykset
Sweco
Helsingin kaupunki on pilotoinut monitavoiteoptimointia kolmessa eri hankkeessa.
Ilmastoviisaat taloyhtiöt 2018-2020
Ilmastoviisaat taloyhtiöt -hanke pyrki vähentämään yksityisten taloyhtiöiden energiankulutusta ja ilmastopäästöjä. Yksi kokeiluista oli As. Oy Lokkisaarentien 14 talon taloyhtiön energiaremontin monitavoiteoptimointi. https://ilmastoviisaat.fi
MySmartLife 2017-2021
Helsinki, Nantes ja Hampuri ovat energiatehokkaan asumisen, sähköisen liikenteen ja älykotiratkaisujen edellekävijäkaupunkeina mySMARTLife EU-hankkeessa. Helsingin Merihaassa hanke etsi vanhojen asuinkerrostalojen kustannustehokkaimpia energiatehokkuusratkaisuja monitavoiteoptimoinnin avulla. Tarkastelussa oli kaksi Merihaan taloyhtiötä sekä asuinrakennusten yhteinen aluelämpöjärjestelmä, jossa päälämmönlähteenä toimisi merivesilämpöpumppu. https://www.mysmartlife.eu/cities/helsinki/
Canemure 2018-2024
Kohti hiilineutraaleja kuntia ja maakuntia (CANEMURE) on kuusivuotinen EU-hanke, joka toteuttaa käytännön ilmastotoimia ja edistää alueellista ilmastotyötä. Helsingin osahankkeen tavoitteena on löytää keinoja hillitä ilmastonmuutosta hankintojen kautta. Yksi casehankinnoista oli Helsingin kaupungin asunnot HEKA Oy:n kolmen kerrostalon peruskorjaus, jonka hankesuunnittelun yhteydessä toteutettiin monitavoiteoptimointi. Tavoitteena oli leikata talojen energiankulutusta ja elinkaarikustannuksia. Lisätietoa: https://hiilineutraalisuomi.fi/canemure
Ilmastoviisaat taloyhtiöt -hanke vauhdittaa taloyhtiöiden digiloikkaa. Tavoitteena on saada asunto-osakeyhtiöt ja niiden asukkaat aktiiviseksi osaksi älykaupunkia ja ilmastonmuutoksen torjuntaa. Ilmastoviisaat taloyhtiöt kehittää yhteisiä toimintamalleja asuinkerrostalojen tiedon keräämiseen, jakamiseen ja omistajuuteen. Hanke myös pilotoi asuinkiinteistöjen IoT-sensoridatan hyödyntämistä kuudessa kerrostaloyhtiössä Helsingissä ja Vantaalla yhdessä asukkaiden kanssa. Vuonna 2020 lopussa päättyneen hankkeen toteuttivat Helsingin ja Vantaan kaupungit, Forum Virium Helsinki, Green Building Council Finland ja Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä HSY.
Kuva: Jussi Hellsten/ Helsinki Marketing