Lapuan Alanurmon asuinalueen laajennus ja uuden koulun rakentaminen

Alanurmon asuinalueen laajennus ja uuden koulun rakentaminen liittyivät osaksi Lapuan kaupungin ja VTT:n, sekä Thermopolis Oy:n toteuttamaa Solution-hanketta. Hankkeessa toteutettujen toimenpiteiden ja pilotoinnin kautta haettiin  uusia ratkaisuja ja malleja mm. energiankulutukseen ja energiatehokkuuteen.

Alanurmon energiatehokas alue kattaa tällä hetkellä kaikkiaan kuusi pientalokiinteistöä sekä yhden koulurakennuksen ja päiväkodin. Alueen kiinteistöt ovat matalaenergiakiinteistöjä. Kaikkien kiinteistöjen osalta lämpöenergian tuotannosta vastaa Alanurmon aluelämpöverkon biolämpökeskus. Biolämpökeskus on varustettu paineluokaltaan 6 bar ja lämpötilaltaan 135 °C olevalla 700 kW:n hakekattilalla. Moderni biolämpölaitos sisältää kehittynyttä automatiikkaa, jonka kautta lämpölaitos on turvallinen, taloudellinen ja ympäristöystävällinen.

 Kuva 1. Alanurmon koulukiinteistö

Lapuan kaupungin omistama ja hallinnoima Alanurmon uusi koulu valmistui vuoden 2013 syyslukukauden alkuun. Koulussa toimii esiopetus sekä luokat 1-6. Keskimäärin päivässä oppilaita ja henkilökuntaa on yhteensä noin 100 henkilöä.

Alanurmon uuden koulurakennuksen pinta-ala on 2620 m2 ja rakennustilavuus on 13 440 m3. Uudisrakennusta varten rakennettiin uudet kaukolämpölinjat ja se liitettiin aluelämpöverkkoon. Alanurmon koulukiinteistöön on asennettu myös aurinkolämpöjärjestelmä. Rakennuksen lämmitys on toteutettu vesikiertoisella lattialämmityksellä. 

Aurinkojärjestelmän hankinta ja suunnittelu tulivat esille hyvin varhaisessa rakennuksen suunnitteluvaiheessa. Koulurakennuksesta oli olemassa vasta alustavia arkkitehtisuunnitelmia, kun jo päätettiin, että kouluun rakennetaan aurinkolämpöjärjestelmä. Hanke rahoitettiin Lapuan kaupungin budjettirahoituksella sekä EU:n Concerto-ohjelmasta saadulla 20 000 €:n investointiavustuksella.  Aurinkolämpöjärjestelmän hankintakustannus oli kokonaisuudessaan noin 75 000 €.

Koulurakennuksen lämmöntuotantoa tuetaan aurinkolämpöjärjestelmällä. Auringosta saatavaa lämpöä hyödynnetään ensisijaisesti lämpimän käyttöveden esilämmittämiseen sekä märkätilojen lattialämmitykseen. Mikäli varaajassa (kuva 3) oleva lämpö ei riitä lattialämmitykseen, tällöin tarvittava lämpöenergia otetaan aluelämpöverkosta.

Alanurmon koulun katolle on asennettu 12 saksalaista Wagner & Co:n valmistamaa SolarRoof-suuraurinkokeräintä. Aurinkokeräinten (Kuva 2) bruttopinta-ala on noin 90,6 m², josta aurinkolämmön tuottamiseen käytettävä tehollinen pinta-ala on noin 80 m². Aurinkokeräinten muodostaman kokonaisuuden korkeus on 4,02 m ja leveys 22,60 m. Rakennusteknisesti aurinkokeräimet on upotettu ja integroitu olemassa oleviin kattorakenteisiin, jolloin ne muodostavat samalla toimivan osan vesikattorakenteesta. 

 

Kuva 2. Kiinteistön aurkikokeräimet

Aurinkokeräimet on liitetty erikoisrakenteiseen 4000 litran akkuvaraajaan, johon lämpöä varastoidaan. Aurinkolämpö syötetään varaajan ylä- tai alaosaan sen mukaan kuinka korkeita lämpötiloja aurinkokeräimistä on milloinkin saatavilla. Varaajan yläosa pidetään noin 85 °C asteisena, joka vaatii keräimistä korkeita tuottolämpötiloja. Kun tuottolämpötilat eivät riitä lämmittämään varaajan yläosaa, aurinkokeräimien tuotto ohjataan varaajan alaosaan. Varaajan alaosassa aurinkolämmöllä esilämmitetään varaajassa olevaa vettä.

 

Kuva 3. Kiinteistön varaaja.

Kiinteistön ilmanvaihdossa hyödynnetään passiivisesti jäähdytyksen ja esilämmityksen osalta, kallioon poratuista kaivoista saatavaa jäähdytys-/ lämmitysenergiaa. Kaivosta saatavan liuoksen lämpötila vaihtelee +4 ja +7 °C välillä. Kohteeseen poratun yksittäisen kaivon syvyys on noin 200 m ja porakaivoja on neljä, jolloin koko kalliopiirin syvyydeksi tulee noin 800 m. Kalliopiirissä olevissa putkissa kiertää vesi-glykoli nesteseos, jota kierrätetään kiertovesipumpun avulla. Etanoli-vesi nesteseos käyttötavasta riippuen (kesä/talvi) joko luovuttaa tai vastaanottaa kalliopiirissä olevaa lämpöä. Kun kalliopiiristä saatavilla oleva energia ei riitä lämmittämään kiinteistöön tulevaa ilmaa, niin tuloilma jälkilämmitetään aluelämpöverkon energialla.

 

Kuva 4.  Ilmanvaihtokone jäähdytyksellä ja jälkilämmityksellä.

Kalliopiiristä saatavana oleva suunniteltu laskennallinen vuosittainen jäähdytysenergia on noin 22 MWh. Vastaavasti kalliopiiristä on suunniteltu saatavan noin 20 MWh energiaa käytettäväksi ilmastoinnin esilämmitykseen. Kalliopiiristä saatavaa energiatuottoa on mitattu elokuusta 2013 alkaen. 

Kalliopiiristä on saatu 7.5.2015 mennessä lämmitysenergiaa yhteensä noin 50,6 MWh ja jäähdytysenergiaa yhteensä noin 21,6 MWh. Vuoden 2014 osalta (kuvio 1) kalliopiiristä saatiin jäähdytysenergiaa 18,6 MWh:n ja lämmitysenergiaa 7,8 MWh:n edestä. 

Passiivisella ilmastoinnin esilämmityksellä on päästy jopa parempiin tuloksiin kuin suunnittelutilanteessa arvioitiin. Jäähdytysenergian hyödyntämisen suhteen kalliopiiristä on saatu hyödynnettyä suunnitellun mukainen jäähdytysenergiapotentiaali.

 

Kuvio 1. Kalliopiiristä saatu energia kuukausittain vuonna 2014.

Mittaustiedon mukaan toiminta-ajalta vuoden 2013 elokuusta lähtien 7.5.2014 mennessä aurinkolämpöjärjestelmä oli tuottanut lämpöenergiaa yhteensä noin 52,4 MWh. Tästä tuotetusta lämpöenergiasta aluelämpöverkkoon on mittauksen mukaan syötetty takaisin yhteensä 7,2 MWh:n edestä lämpöenergiaa. 

Tammi-, helmi-, marras-, ja joulukuussa auringosta saatava lämpöenergia jää hyvin pieneksi (kuvio 1). Suuremmassa määrin aurinkolämpöä voidaan saada noin kahdeksan kuukauden ajalta. Vuoden suurin lämmöntuotto saatiin heinäkuussa, jolloin tuotettiin lämpöä noin 6 MWh. Huhti-, touko- ja kesäkuussakin lämpöä tuotettiin jokaisena kuukautena noin 5 MWh.

 Kuvio 2. Aurinkolämmön tuotto kuukausittain vuonna 2014.