Ostoenergiaa voidaan huomattavasti vähentää

Uimahallit kuuluvat kuntien ja kaupunkien energiaintensiivisimpiin kiinteistöihin. Lämmöntalteenotto, lämpöpumpputekniikka sekä tarkempi mittarointi tarjoavat merkittäviä mahdollisuuksia vähentää uimahallin ostoenergiaa ja käyttökustannuksia. Helsingissä toteutetut käytännön ratkaisut osoittavat, että jopa puolet lämmitysenergiasta voidaan korvata kierrätetyllä hukkalämmöllä. 

Uimahallit kuluttavat paljon energiaa 

Uimahallit ovat rakennustyyppinä poikkeuksellisia energiankäyttäjiä. Korkeat sisälämpötilat, jatkuva ilmanvaihto, saunojen kiukaat, veden haihtuminen sekä märkätilojen suuri käyttöaste muodostavat kokonaisuuden, jossa lämpöenergiaa kuluu runsaasti ja sitä myös hukataan merkittäviä määriä. Energian kulutus on suurta myös käyttöasteen laskiessa tai seisokkien aikana. 

Viime vuosien energian hinnan vaihtelut ja kiristyvät ympäristötavoitteet ovat lisänneet tarvetta kehittää ratkaisuja, joilla uimahallien ostoenergian kulutusta voidaan pienentää ilman, että palvelun laatu tai käyttäjien turvallisuus vaarantuu. Ostoenergiaan luetaan kaukolämpö, sähkö ja vesi. 

Tehopiikit vaikuttavat kustannuksiin 

Energiatoimittajien hinnoittelussa yksi keskeinen tekijä ovat kulutuksen huiput eli niin sanotut tehopiikit. Näiden vaikutus on kuitenkin jäänyt usein vähälle huomiolle sekä suunnittelussa että käytön seurannassa. 

Lämpöenergian kulutuspiikkejä syntyy muun muassa ilmanvaihdosta, lämpimän käyttöveden käytöstä sekä allasveden täytöstä esimerkiksi suodattimien huuhtelujen jälkeen, etenkin silloin, kun täyttö tapahtuu valmiiksi lämmitetyllä vedellä. Sähköenergian kulutuspiikkejä aiheuttavat puolestaan valaistus, lämpöpumput, saunat ja jäähdytyslaitteet. 

Hukkalämpö kannattaa ottaa talteen 

Merkittäviä säästöjä voidaan saavuttaa hyödyntämällä hukkalämpöä. Uimahallien märkätilojen harmaiden vesien sekä ilmanvaihdon poistoilman sisältämä lämpöenergia voidaan ottaa talteen ja hyödyntää uudelleen lämpöpumpputekniikan avulla. 

Ratkaisujen löytämiseksi uimahallien tekniset järjestelmät on suunniteltava siten, että ne mahdollistavat energian tehokkaan hyödyntämisen. Vanhojen hallien kohdalla järjestelmien muunneltavuus voi osoittautua haastavaksi erityisesti harmaiden vesien lämmöntalteenoton osalta. Yksi suurimmista haasteista on edelleen riittävän kattava mittarointi, jolle ei ole annettu sen ansaitsemaa arvoa. 

Mittarointi on energiatehokkuuden perusta 

Energian käytön seuranta perustuu monissa uimahalleissa edelleen lähinnä päämittareiden tarkasteluun vuositasolla. Lämmön, sähkön ja veden kulutuksesta saadaan kokonaiskuva, mutta yksityiskohtainen tieto eri järjestelmien toiminnasta puuttuu. 

Monissa vanhoissa ja osin myös uusissa hallikohteissa mittarointia ei ole riittävästi käytön optimointia varten. Lisäksi tiedonkeruu on usein työlästä: tietoja haetaan useista eri lähteistä ja siirretään käsin esimerkiksi Excel-taulukoihin. Tekniset mahdollisuudet automaattiseen tiedonsiirtoon mittareilta ja antureilta ovat olemassa, mutta niitä hyödynnetään vielä liian vähän. 

Energiatehokkuuden parantamisen keskeinen edellytys on jatkuva ja automaattinen mittaustiedon keruu. Kun lämmön, veden ja sähkön kulutus sekä keskeiset lämpötilat mitataan myös alamittaroinnin tasolla ja tiedot kootaan yhteen järjestelmään, kulutusta voidaan seurata vuositason sijaan tunti- tai jopa minuuttitasolla. Silloin nähdään esimerkiksi, milloin tehopiikit syntyvät, miten suodattimien huuhtelu ja allasveden täyttö näkyvät lämmönkulutuksessa ja toimiiko lämmöntalteenotto suunnitellusti.

Yhteen järjestelmään kootuista mittauksista muodostuu pitkä aikasarja, josta näkyy hallin normaali kulutustaso eri vuorokauden- ja vuodenaikoina. Sitä vasten investointien ja säätömuutosten vaikutus voidaan todentaa vertaamalla tilannetta ennen toimenpiteitä ja niiden jälkeen. Käsin koottuihin taulukoihin verrattuna tieto on ajantasaista, yhdenmukaista ja kaikkien osapuolten käytettävissä.

Jatkuvassa seurannassa olennaisinta on nähdä muutokset suhteessa trendiin. Jos esimerkiksi lämmöntalteenoton teho alkaa hiipua tai lämpöpumppujen osuus lämmöntuotannosta pienenee, poikkeama aiemmasta tasosta havaitaan muutamassa päivässä eikä vasta seuraavassa vuosiraportissa.

Mäkelänrinteen tutkimushanke tuottaa tuloksia 

Helsingissä toteutetussa projektissa on voitu osoittaa, että harmaiden vesien ja pesutilojen poistoilman lämmöntalteenotolla voidaan kattaa noin 50 prosenttia uimahallin lämmitysenergiantarpeesta. Toteutus perustuu harmaan veden lämmöntalteenottoon sekä pesutilojen ilmanvaihtokoneen poistoilman energian hyödyntämiseen. Investoinnin takaisinmaksuaika on ollut vain muutamia vuosia. 

Tutkimuskohteena toimii Mäkelänrinteen Uintikeskus. Opetus- ja kulttuuriministeriö on myöntänyt hankkeelle tutkimusrahoitusta, ja tarvittavista laiteinvestoinneista vastaa Mäkelänrinteen Uintikeskus Oy. 

Kaukolämmön kulutuksen arvioidaan vähenevän toteutettujen toimenpiteiden ansiosta noin 2 000 MWh vuodessa, mikä vastaa noin 60 prosentin vähennystä lähtötilanteeseen verrattuna. Samalla sähkönkulutuksen arvioidaan kasvavan alle 20 prosenttia lämpöpumppujen lisääntyneen käytön vuoksi. Lämpöpumpuilla tuotetun energian hinta on vaihdellut kuukausitasolla noin 21–26 €/MWh. 

Lämpöpumput muuttavat energiataseen 

Allastilojen ilmanvaihtokoneiden lämmöntalteenotto on käytännössä osoittautunut erittäin tehokkaaksi. Tällöin tarvittavan lisälämmitysenergian osuus jää vuositasolla yleensä 12 – 25 prosenttiin koko energiasta. 

Perinteisesti uimahallien energiankulutuksessa lämmitysenergia on ollut selvästi suurin kustannuserä kävijää kohden. Kohteissa, joissa hukkalämpöä hyödynnetään tehokkaasti, voidaan kuitenkin jo havaita, että lämmityksen ja sähkön osuudet ovat lähestyneet toisiaan. 

Järjestelmien mitoituksessa on tärkeää selvittää jo suunnitteluvaiheessa, kuinka paljon energiaa on hyödynnettävissä ja kuinka paljon kiinteistö pystyy vastaanottamaan eri vuodenaikoina. Vuodenaikojen vaikutukset tulee ottaa huomioon sekä energian saatavuudessa että kulutuksessa. 

Lämpöpumput tarjoavat mahdollisuuden nostaa matalalämpöisen hukkalämmön käyttökelpoiselle tasolle ja ohjata sen takaisin kiinteistön energiakäyttöön. Lämpöpumppujen mitoituksessa ja käytössä on tärkeää huomioida erityisesti osateholla toimiminen sekä järjestelmän hyötysuhdetta kuvaava COP-arvo. 

Näin voidaan vähentää ostettavan lämmitysenergian tarvetta ja parantaa rakennuksen kokonaisenergiatehokkuutta merkittävästi. 

Kaukolämmön talosiirrin on seuraava kehitysaskel 

Kehitteillä oleva uusi ratkaisu on kaukolämmön talosiirrin, jossa lämpöpumpputekniikkaa voidaan hyödyntää koko lämmitysverkoston tasolla. Talosiirrin toimii niin sanottuna etusiirtimenä, joka ottaa tarvittaessa tulistuksen kaukolämmöstä. Järjestelmä voi korvata vedenkäsittelyn etusiirtimen, kun taas käyttövedellä säilyy oma kaukolämpöön liitetty lämmönsiirtimensä. 

Tällä hetkellä talosiirrinratkaisuja ei vielä ole käytössä uimahalleissa. Sen sijaan lämpöpumpuilla tuotettu energia johdetaan tyypillisesti ilmanvaihdon lämmitysverkkoon sekä allasveden lämmitysjärjestelmiin. 

Tulevaisuuden uimahalli on energiaa kierrättävä kokonaisuus 

Kaikki esitetyt ratkaisut perustuvat mittausdataan. Tulokset osoittavat, että lämpöpumppujärjestelmillä on huomattava potentiaali vähentää ostoenergiaa ja parantaa uimahallien energiatehokkuutta taloudellisesti kannattavalla tavalla. 

Kun kaikki hyödynnettävissä oleva hukkalämpö on otettu talteen, voidaan tarkastella oman energiantuotannon lisäämistä. Aurinkopaneelit ovat käyttökelpoinen ratkaisu, jolla voidaan vähentää lämpöpumppujen tarvitsemaa ostosähköä, sillä uimahalli kuluttaa sähköä myös kesällä ja tuotto saadaan pääosin omaan käyttöön. Talvella, kun energiantarve on suurimmillaan, aurinkosähköä kuitenkin saadaan vähän, siksi myös pienimuotoisen tuulivoiman hyödyntämistä kannattaa harkita aurinkoenergiaa täydentävänä sähköntuotantona. 

Energian kierrätys ja oma energiantuotanto tekevät uimahallista entistä monimutkaisemman teknisen kokonaisuuden. Samalla korostuvat käyttö- ja kunnossapitohenkilöstön osaaminen, mittausten laatu sekä järjestelmällinen seuranta. Tekoälyyn perustuvat analysointi- ja ohjausjärjestelmät voivat auttaa hallitsemaan tätä kokonaisuutta ja tarjota uusia mahdollisuuksia energiatehokkuuden parantamiseen.

Kirjoittajien johtopäätös 

Uimahallien suurin energiansäästöpotentiaali löytyy tällä hetkellä hukkalämmön talteenoton, lämpöpumpputekniikan ja kattavan mittaroinnin yhdistelmästä. Käytännön kokemukset osoittavat, että merkittäviä säästöjä voidaan saavuttaa heikentämättä olosuhteita tai käyttäjäkokemusta. Tulevaisuudessa energian kierrätys, oma energiantuotanto sekä kattavaan mittarointiin perustuvat tekoälypohjaiset ohjausjärjestelmät muodostavat yhdessä perustan entistä energiatehokkaammille uimahalleille. 

FAKTALAATIKKO: Mäkelänrinteen Uintikeskuksen energiahanke 

Keskeiset tulokset 

• Harmaiden vesien ja pesutilojen poistoilman lämmöntalteenotto kattaa noin 50 % lämmitysenergiantarpeesta. 

• Kaukolämmön ostoenergia pienenee noin 60 %. 

• Sähkönkulutus kasvaa alle 20 % lämpöpumppujen käytön lisääntyessä. 

• Lämpöpumpuilla tuotetun energian hinta on ollut noin 21 – 26 €/MWh. 

• Investoinnin takaisinmaksuaika on ollut vain muutamia vuosia. 

• Tutkimustyötä on tuettu opetus- ja kulttuuriministeriön rahoituksella. 

• Laiteinvestoinneista vastaa Mäkelänrinteen Uintikeskus Oy. 

Johtopäätös 

Hukkalämmön talteenotto ja lämpöpumpputekniikka voivat puolittaa uimahallin kaukolämmön tarpeen. Mittaroinnin ja seurannan avulla saavutettavat säästöt tekevät ratkaisuista sekä energiatehokkaita että taloudellisesti kannattavia.