Büroo ja kortermaja „Laev“ energiatõhususe analüüs

Käesoleva lõputöö eesmärgiks oli analüüsida milline on Eestis ainulaadne klaasfassaadiga B-energiaklassi (ETA) kuuluva büroo- ja eluhoone „LAEV― tarbimispõhine energiakasutus ja mis on hoone kaalutud energiaerikasutusmärgis (KEK) ning vajadusel teha ettepanekuid energiatõhususe tõstmiseks. Töö teoreetilises osas anti ülevaade hoonet teenindavatest tehnosüsteemidest – küte, jahutus, ventilatsioon, vee- ja elektrivarustus. Tehnosüsteemide põhjalik tundmine oli oluline eeldus Weblogi arvestite väljavõtete korrastamisel, töötlemisel ning analüüsi läbiviimiseks. Töös kasutatud lähteandmeteks olid ehitisregistrisse üles laetud kasutusloa ehitusdokumendid, Weblog arvestite väljavõtted, maagaasi arved ja arveldatud elektrienergia väljavõte kuude kaupa aastatel 2019 ja 2020. Kaalutud energiaerikasutuse (KEK) analüüsist selgus, et kõige enam tarbitakse energiat ruumide kütteks (54,7 kWh/m2a). Ruumide küte moodustab ligikaudu 57% kogu hoone energiatarbest. Kõige drastilisem erinevus ETA ja KEK võrdlusel esines maagaasi tarnel. ETA näeb ette, et aastane maagaasi tarbimine tippude katteks on suurusjärgus 4,2 MWh/a, kuid tegelike tarbimisandmete kohaselt kulub maagaasi 244,3 MWh/a. Antud teema vajaks põhjalikumat uurimist. Peamine põhjus, miks küttekulud uutes ja renoveeritud hoonetes ei realiseeru on kõrgem siseõhu ja ventilatsiooni sissepuhke õhu temperatuuri seadeväärtus kui standardkasutus seda ette näeb (+21 ºC). 1ºC seadeväärtuse küttetemperatuuri tõusu tähendab ligikaudu 5% kõrgemat kütteenergiakulu. Lisaks võib kütteenergiakulu tarvet suurendada elanike poolne sisekliima reguleerimine. Elamuosal on võimalik seadistada juhtimisdispleist maksimaalset ruumide kütte temperatuuri „setpoint― +30 ºC. Maksimaalne saavutatav temperatuur korteri 29 näitel 2020.a novembrist-jaanuarini keskeltläbi +24 ºC. Mida vähem hoone kasutajad saavad sekkuvad sisekliima mõjutamisse, seda energiatõhusamad ja optimaalsemad on süsteemid. Lõputöö raames arvutatud büroo-osa kaalutud energiaerikasutus (KEK) on 179 kWh/(m²a), mis vastab C energiaklassile ning elamuosal 147 kWh/(m²a), mis vastab samuti C energiaklassile. Hoone summaarne energiaerikasutus kuulub samuti C energiaklassi. Hoone arvutuslik energiatõhususklass B (113 kWh/m2a) ei realiseerunud, kuid arvestades asjaolu, et tegemist on 9-korruselise maast-laeni klaasfassaadiga büroo- ja eluhoonega, millele pole juurde liidetud taastuvenergiaallikat päikesepaneelide näol, võib antud tulemusega igati rahule jääda. On aktsepteeritav, et arvutuslik ja tegelik energiatarbimine hoones erinevad ühe klassi võrra. ETA kirjeldab projekteerimise faasis arvutuslikult leitud standardkasutustingimustele vastavat energiakasutust. Seevastu KEK kirjeldab juba rajatud hoone tegelikule tarbimisele vastavat energiakasutust. Sisuliselt on B energiaklass prognoos ning tegelik tarbimine ei ole tihti vastavuses standardtingimustega. Hoonete arvutusliku energiatõhusarvu mitterealiseerumine on küllaltki tavapärane ning väga aktuaalne teema. 2016. a läbi viidud uuringu kohaselt neljast vaadeldavast büroohoonest kolmel erines ETA energiaklass KEK energiaklassist vähemalt kahe klassi võrra. Äri- ja eluhoone „Laev― korterühistu juhatuse ootus oli välja selgitada, mis põhjustab suurt üldelektri tarbimist hoones. Käesoleva andmesisendi põhjal ei ole kahjuks võimalik anda sellele küsimusele konkreetseid vastuseid ja pakkuda välja lahendusi. Üldelektri tarbimise analüüsist selgus, et suurimateks üldelektri tarbijateks on fassaadi valgustus ja serveriruumid. Fassaadi valgustuse puhul võiks üle vaadata selle töösolemise aegprogramm, kuna fassaadi valgustus põleb ka päevasel ajal, mil see ei kanna eesmärki. Lisaks on hoone välialadele projekteeritud kokku umbes 163 m2 ulatuses välipõrandkütet, millest 50 m2 suuruse ala moodustab hoone kahe sissepääsu vaheline pind ja mille tööshoidmine kojamehe olemasolul ei pruugi olla vajalik. Samuti kontrollida, et välipõrandkütte temperatuuriprogramm ei oleks seadistatud liialt kõrgeks. Kuigi energiatõhusus keskendub täna veel hoone sisekliima energiaallikate tõhustamisele ja kütteenergiakadude minimeerimisele tõhusate tehnosüsteemide ja ehitusmaterjalidega kaudu, hakkab järk-järgult „Tarkade majade― ehitamisega muutuma üha aktuaalsemaks süsteemide soetamise ja ülalpidamisega kaasnevad kulutused, kus oma roll on ka pideval suuremahulise informatsiooni logimisel, selleks vajalike süsteemide ja serverite väljaehitamine, tööshoidmine ja haldamine. Weblog arvestite andmete korrastamise ja töötlemise põhjal võib öelda, et kriitiliselt tuleks üle vaadata arvestid ja nende poolt logitavad andmed ning luua süstematiseeritud arvestibaas. Kokkuvõtvalt, elektri energiakulu peaks olema kommunaaltarbijate kaupa eraldi mõõdetud. Süsteemist eemaldada arvestid, mille tarbimine on aastate lõikes 0 ja liita energia kasutusotstarvete kaupa arvestid, mille puhul ei kanna energiakulu üksikult vaatlemine olulist eesmärki (nt. koristajaruum, trepialused jms). Kõik need elektritarbijad, mida ETA arvutuses ei käsitleta, kuid mille hoone kasutajad kinni maksvad peaksid olema eraldi arvestitega mõõdetavad (nt. välivalgustus, liftid, väliküte, serveriruumid). Tegelik andmete kättesaadavus jääb oluliselt alla sellele, milline on hoone automaatikasüsteemide informatsiooni edastamise võimekus täna. Detailne analüüs kõrgete üldelektrikulude väljaselgitamiseks jääb täna saadud infosisendi põhjal liialt üldiseks. Antud lõputöö on aluseks võimalikele edasiarendustele hoone energiatõhususe edendamise valdkonnas. Samuti võiks töö olla sisendiks kinnisvara korrashoiu eriala üliõpilastele uurimaks „Tarkade majade― tänast haldus- ja hooldusvõimekust Eestis.

The aim of this thesis was to analyze the consumption-based energy usage of the commercial and residential building "LAEV", a unique building in Estonia, belonging to the B-energy class with a glass facade. To find out what the building's weighted specific energy use (KEK) will be, and if necessary, to make suggestions on increasing the energy efficiency. In the theoretical part of the work, an overview of the technical systems serving the building was given — heating, cooling, ventilation, water and electricity supply. Thorough knowledge of technical systems was an important prerequisite for organizing extracted data from Weblog meters, to process the information and to perform an analysis. The source data used in the thesis were the user permit construction documents uploaded to the register of buildings, the data extracted from Weblog meters, natural gas bills, and the electricity statement bill separated by months in the year 2019 and 2020. The analysis of weighted specific energy use (KEK) revealed that the most energy is consumed for space heating (54.7 kWh/m²yr). Room heating accounts for about 57% of the building's energy consumption. The most drastic difference in the comparison of ETA and KEK was in heat consumption and natural gas supply. The ETA stipulates that the annual consumption of natural gas to cover peaks is in the order of 4.15 MWh/yr, but according to the actual consumption data, the consumption of natural gas is 244.3 MWh/yr. This consumption difference needs further research. The main reason why heating costs in new and renovated buildings are not realized is a higher indoor air temperature setpoint than the standard use (+21 ºC). A 1 °C increase in the heating temperature setpoint means approximately 5% higher heating energy consumption. Also the setpoint for the ventilation air supply should be reviewed, the standard use of it is also provided to be +21 °C. In addition, the increased usage of heating energy consumption may be due to influences from the building residents. In the building’s residential part, it is possible to set the maximum room heating temperature set point to +30 °C from the apartment control display. In the example of apartment number 29, the maximum achievable actual temperature from November 2020 to January 2021 is on average +24 °C. The less building users intervene with influencing the indoor climate, the more energy efficient and optimal the systems will be. The weighted specific energy use (KEK) of the office area calculated in the framework of the thesis is 179 kWh/(m²a), which corresponds to energy class C, and the weighted specific energy use of the residential area is 147 kWh/(m²a), which also corresponds to energy class C. The total specific energy use of the building belongs to energy class C. The energy class ETA B and energy efficiency number 113 kWh/(m²a) of the building were not achieved, but given that this is a 9-storey building with a glass facade, and without solar panels, we can be completely satisfied with this result. The non-realization of the calculated energy efficiency of buildings is a very topical issue, and it is quite common that the calculated and actual energy consumption of a building differs by one class. The expectation of the management board of the apartment and commercial building "Laev" apartment association was to find out what causes the high total electricity consumption in the building. Unfortunately, it is not possible to give specific reasons and suggest solutions on the basis of this data input. The analysis of the total electricity consumption revealed that the largest consumers of the total electricity are the facade lighting and server rooms. In the case of facade lighting, its operating time program should be reviewed, as the facade lighting is also on during the daylight. In addition, the outdoor areas of the building have a total of approximately 163 m² of outdoor floor heating designed, of which 50 m² is the area between the two entrances to the building, which in the presence of a housekeeper, may not be justified. It is also advised to check that the outdoor floor heating is switched off during the summer period. Although energy efficiency still focuses today on improving the energy sources of the building's indoor climate and minimizing heating energy losses through efficient technical systems and building materials. With the construction of "smart houses", the costs of acquiring and maintaining these systems is becoming more and more relevant — where continuous logging of large amounts of information, building the necessary systems and servers, maintaining and managing them, plays a role. Based on the organization and processing of Weblog meters data, it can be said that the meters and the data logged by them should be critically reviewed, and a systematized meter database should be created. The data processing revealed that a number of energy meters duplicated each other, which meant that the meters used for the basis of the data analysis had to be considered very carefully. This thesis is the basis for possible further developments of the analysis. Based on this data input and knowledge, it is not possible to give out specific reasons for the high overall electricity costs in the building and to propose specific solutions. This thesis could also be an input for students who specialize in property maintenance, to study the current administrative and maintenance capacity of "smart houses" in Estonia.