METOP. CFC-aineeton matalaenergiatoimistotalo

Juhani Laine, Mikko Saari

Research output: Book/ReportReport

Abstract

VTT:n koetaloalueelle Espoon Otaniemeen rakennettiin yritysten ja VTT:n yhteistyönä uusinta kaupallista matalaenergiatekniikkaa ja teollista valmisosarakentamista käyttäen matalaenergiatoimistotalon prototyyppi METOP. Siinä kokeiltiin eri tutkimuksissa ja niihin läheisesti liittyneissä yritysten tuotekehityshankkeissa kehitettyjä uusia rakenne-, ilmastointi- ja sähköteknisiä ratkaisuja yhdistämällä ne toimivaksi kokonaisuudeksi. Näin pystyttiin käytännössä osoittamaan sovellettujen tekniikoiden toimivuus ja merkitys energiankäytön tehostamisessa ja hyvän sisäilmaston toteuttamisessa. Tutkimuksessa voitiin myös osoittaa, että rakennus- ja LVISA-tekniikan yhteensovitus sekä näiden tekniikoiden keskenään tasavertainen asema talon toteutuksessa johti yksinkertaiseen, toimivaan ja edulliseen toteutukseen. METOP-toimistotalon lämmitysenergian kulutus oli vuonna 1992 vain 13 kWh/m3 (55 kWh/m2), mikä oli noin 60 % pienempi kuin toimistotalojen keskimääräinen kulutus. Sähköenergian kulutus oli 16 kWh/m3 (72 kWh/m2) ja se vastasi toimistotalojen keskimääräistä kulutusta. Sisäilmastomittausten mukaan toimistohuoneen radon-, mikrobi- ja hiukkaspitoisuudet sekä haihtuvien orgaanisten yhdisteiden kokonaispitoisuus olivat alhaiset ja alittivat selvästi nykyiset enimmäisarvot. Terminen sisäilmasto täytti hyvälle sisäilmastolle esitetyt vaatimukset ja tyytyväisyys (indeksi) oli yli 90 %. Talo oli betonirakenteinen. Asennuslattiana ja alapohjana käytetyt betoniset kaksoiskuorilaatat ja julkisivuelementit oli lämpöeristetty 120 mm paksulla polyuretaanilla, joka ei sisältänyt ilmakehän otsonikerrosta tuhoavia CFC-yhdisteitä. Yläpohja oli lämpöeristetty 350 mm paksulla puhallusvillalla. Lämmöneristys oli hieman rakentamismääräysten vaatimustasoa parempi. Rakennuksen laskennalliset johtumislämpöhäviöt lattian pinta-alaa kohti olivat mitoitusulkolämpötilassa (-26 oC) noin 27 W/m2. Kaksoiskuorilaattojen ja ontelolaattojen onteloita käytettiin LVISA-asennustiloina ja ilmakanavina. Ilmakanavina rakenteet muodostivat lämmitys ja jäähdytysenergian lyhytaikaisen varaston, jota ilmastointi hyödynsi. Rakennuksen ulkovaipan mitattu ilmanvuotoluku n50 oli 0,8 1/h, mikä vastaa betonielementtitalojen huolellisella työllä saavutettavaa tiiviystasoa. Ohjelmoidulla automatiikalla varustettu yksinkertainen muuttuvailmavirtainen ilmastointijärjestelmä huolehti talon ilmansuodatuksesta, lämmön ja kylmäntalteenotosta, lämmityksestä, ulkoilmajäähdytyksestä, tehostetusta epäsuorasta kostutusjäähdytyksestä, rakennuksen painesuhteista ja ilmanvaihdosta huonekohtaisten tarpeiden mukaan. Järjestelmä antoi huonekohtaisesti erikseen sekä yksilöllisen huonelämpötilan että ilmanvaihdon tason valintamahdollisuuden. METOP-toimistotaloa varten kehitetty erikoisikkuna pienensi merkittävästi lämmitys- ja jäähdytystarvetta. Ikkunan lämmönläpäisy oli vain noin neljäsosa tavanomaiseen kolmilasiseen ikkunaan verrattuna. Ikkunan laskennallinen k-arvo oli 0,5 W/m2K. Mitoitusulkolämpötilassa (-26 oC) ikkunoiden lämpöhäviöt olivat METOP-toimistohuoneessa vain noin 3 - 4 W/lattia-m2 eli noin 10 - 20 % kokonaisjohtumislämpöhäviöistä. Ihmiset ja valaistus riittivät kompensoimaan huoneen johtumislämpöhäviöt. Vetoa ei esiintynyt, koska ikkunan sisälasin pintalämpötila oli riittävän korkea, noin 17 oC, vaikka ikkunan alla ei ollutkaan lämmityspatteria. Toisaalta ikkuna suojasi tehokkaasti liialliselta auringon säteilyltä. Ikkuna läpäisi vain noin 12 % seinälle tulevasta auringon suorasta säteilystä. Kokonaisläpäisy oli noin 20 % (maksimikuorma oli vain noin 20 W/lattia-m2), mikä on vain noin 30 % tavanomaisen kolmilasisen ikkunan läpäisystä. Näkyvän valon läpäisyyn tai ikkunan ulkonäköön auringon suojauksella ei ollut ratkaisevan suurta merkitystä. Kesällä etelänpuoleisen toimistohuoneen sisälämpötilat nousivat hellejaksoillakin vain noin 25 oC:seen, vaikka ulkolämpötila oli lähes 30 oC. METOP-toimistotalossa mikrotietokone oheislaitteineen sijoitettiin ilmastoidun työpöydän sisälle. Näin voitiin parantaa laitteiden ylilämmön hallintaa. Tietokonepöydällä voitiin tehtyjen mittausten mukaan poistaa yli 60 % mikrotietokoneen aiheuttamasta lämpökuormasta. Mikäli huoneessa oli lämmitystarvetta, voitiin lämpö hyödyntää kokonaisuudessaan lämmityksessä. Tietokoneen melutasoa pöytä vaimensi 6 - 10 dB(A). Kehitystyö osoitti käytännössä, että vastoin yleistä käsitystä pieni energiankulutus luo edellytykset hyvälle sisäilmastolle ja kustannusten alentamiselle. METOP-toimistotalo lämpeni päivisin omilla toiminnoillaan suurimman osan vuotta. Kesähelteelläkään ulkolämpötilan ollessa +30 oC ei tarvittu CFC-aineita käyttävillä eikä muillakaan kylmäkoneilla tuotettavaa jäähdytysenergiaa.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages79
ISBN (Print)951-38-4503-6
Publication statusPublished - 1994
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesVTT Julkaisuja - Publikationer
Number795
ISSN1235-0613

Keywords

  • office buildings
  • energy saving
  • energy conservation
  • indoor air
  • quality
  • construction materials
  • building components
  • structures
  • concrete
  • economic analysis
  • costs
  • HVAC
  • thermal conditions
  • comfort
  • hollow core slabs
  • insulation
  • polyurethane resins
  • ventilation
  • heating
  • METOP
  • low-energy
  • CFC-free

Cite this

Laine, J., & Saari, M. (1994). METOP. CFC-aineeton matalaenergiatoimistotalo. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Julkaisuja - Publikationer, No. 795