Nollaenergiatalolla tarkoitetaan taloa, jonka ostetun energian tarve on vuositasolla 0 kWh, eli rakennus tuottaa yhtä paljon energiaa kuin se kuluttaa ulkopuolista energiaa vuodessa. Koska rakennuksessa tapahtuva energian tuotanto tapahtuu eri aikaan kuin sen käyttö, tarvitaan joko energiavarastoja tai energian syöttömahdollisuus takaisin verkostoihin. Nettonollaenergiatalossa tuotettavia uusiutuvia energioita ovat aurinkolämpö- ja sähkö, tuulisähkö ja maalämpö ja -kylmä. Myös polttopuu on uusiutuvan energian lähde, mutta nettonollaenergiatalossa se on ostettava polttoaine. Nettonollaenergiatalon energiataseessa ostoenergian eli esimerkiksi polttopuilla tuotetun energian, verkosta ostetun sähkön tai kaukolämmön käyttöä vastaava määrä energiaa on tuotettava uusiutuvana energiana. Koska aurinkosähkön tai tuulisähkön tuotantomahdollisuudet pientalossa ovat rajalliset, nettonollaenergiatalon perusratkaisu on hyvin energiatehokas talo.
Rakennuksissa tapahtuva aurinkolämmön ja -sähkön tuotanto ja energian käyttö tapahtuvat suurelta osin eri aikaan. Aurinkolämpö voidaan varastoida, mutta sähköntuotannossa energian syöttäminen lähiverkkoon tai -taloihin on otettava ratkaisuissa huomioon. Optimitilanteessa rakennus ei tarvitse ulkopuolista energiaa, eli talo on energian suhteen omavarainen. Nettonollaenergiatalon tilojen lämmittämisen ja jäähdyttämisen energiantarpeen pienentämisen tulee perustua passiivisiin keinoihin, kuten ulkovaipan hyvään lämmöneristystasoon ja ilmanpitävyyteen, ikkunoiden ominaisuuksiin ja varjostukseen, aukotuksen huolelliseen suunnitteluun auringon passiivisen lämpökuorman hyödyntämisen ja samalla jäähdytystarpeen pienentämisen kannalta. Jäähdytystarpeen pienentämisen kannalta oleellisimmat tekij ät ovat juuri ikkuna-aukkojen suuntaus ja koko sekä varjostus mutta myös rakennuksen sisäisten kuormien hallinta (tulisija, sähkölaitteet, valaisimet, ihmisten määrä). Rakennuksen ikkunoiden lämmönläpäisykerroin on pieni, mikä samalla tarkoittaa, että sen auringon säteilynläpäisy on tavanomaista ikkunaa pienempi. Vaikka ikkunoiden auringon säteilynläpäisy on jo ikkunan ominaisuuksien johdosta pienentynyt, auringon lämpökuorman pienentäminen kesäajan varjostuksella on tarpeen.
Ilmanvaihto on tyypillisesti suurin yksittäinen lämpöhäviöiden lähde. Koneellinen tulo-poistoilmanvaihto varustettuna poistoilman lämmön talteenotolla on siksi nettonollaenergiatalonperusratkaisuja. Järjestelmän hyötysuhde mitattuna säästetyn lämpöenergian suhteena käytettyyn sähköenergiaan on suurempi kuin parhaiden lämpöpumppujen lämpökerroin. Energiatehokkaan ilmanvaihtojärjestelmän toteuttaminen edellyttää, että raitisilma- ja jäteilmakanavia lukuun ottamatta järjestelmä sijaitsee kokonaisuudessaan ulkovaipan ilmansulkukerroksen ja lämmöneristyksen sisäpuolella. Jotta korkea hyötysuhde saavutetaan, järjestelmän mitoitus perustuu riittävän avariin kanaviin ja ilmanvaihtokoneen mitoittamiseen siten, että sen ominaissähkön käyttö on mahdollisimman pieni.
Periaatteessa nettonollaenergiatalon tulisi olla toiminnoiltaan niin yksinkertainen, että taloautomaatiojärjestelmiä ei tarvita. Pienen energiantarpeen talossa, myös kevytrakenteisessa talossa, rakennuksen sisäolosuhteet pyrkivät seuraamaan ulkoilman lämpötilan muutoksia tavanomaiseen taloon verrattuna pidemmällä viiveellä. Sisäolosuhteiden hallintaan tarkoitettujen ohjaus- ja säätöjärjestelmien tulee ottaa huomioon viive. Tällä vältetään rakennuksen päällekkäinen lämmitys ja jäähdytys. Energian käytön ja tuotannon johdosta säädön älykkyyden tarve lisääntyy.
Nettonollaenergiatavoitteen saavuttaminen edellyttää rakennuksen kokonaisvaltaista suunnittelua siten, että energiankäyttöä voidaan pienentää kaikilla osaalueilla, tilojen ja veden lämmityksessä sekä valaistuksen, kuluttajalaitteiden ja talotekniikan sähkön käytössä. Kokonaisratkaisun kehittäminen on tärkeää, koska asumisen vaatimukset tulee ottaa huomioon ensisijaisina suunnittelun lähtökohtina.
Jyri Nieminen, VTT:n Asiakkuuspäällikkö
Rakennuksissa tapahtuva aurinkolämmön ja -sähkön tuotanto ja energian käyttö tapahtuvat suurelta osin eri aikaan. Aurinkolämpö voidaan varastoida, mutta sähköntuotannossa energian syöttäminen lähiverkkoon tai -taloihin on otettava ratkaisuissa huomioon. Optimitilanteessa rakennus ei tarvitse ulkopuolista energiaa, eli talo on energian suhteen omavarainen. Nettonollaenergiatalon tilojen lämmittämisen ja jäähdyttämisen energiantarpeen pienentämisen tulee perustua passiivisiin keinoihin, kuten ulkovaipan hyvään lämmöneristystasoon ja ilmanpitävyyteen, ikkunoiden ominaisuuksiin ja varjostukseen, aukotuksen huolelliseen suunnitteluun auringon passiivisen lämpökuorman hyödyntämisen ja samalla jäähdytystarpeen pienentämisen kannalta. Jäähdytystarpeen pienentämisen kannalta oleellisimmat tekij ät ovat juuri ikkuna-aukkojen suuntaus ja koko sekä varjostus mutta myös rakennuksen sisäisten kuormien hallinta (tulisija, sähkölaitteet, valaisimet, ihmisten määrä). Rakennuksen ikkunoiden lämmönläpäisykerroin on pieni, mikä samalla tarkoittaa, että sen auringon säteilynläpäisy on tavanomaista ikkunaa pienempi. Vaikka ikkunoiden auringon säteilynläpäisy on jo ikkunan ominaisuuksien johdosta pienentynyt, auringon lämpökuorman pienentäminen kesäajan varjostuksella on tarpeen.
Ilmanvaihto on tyypillisesti suurin yksittäinen lämpöhäviöiden lähde. Koneellinen tulo-poistoilmanvaihto varustettuna poistoilman lämmön talteenotolla on siksi nettonollaenergiatalonperusratkaisuja. Järjestelmän hyötysuhde mitattuna säästetyn lämpöenergian suhteena käytettyyn sähköenergiaan on suurempi kuin parhaiden lämpöpumppujen lämpökerroin. Energiatehokkaan ilmanvaihtojärjestelmän toteuttaminen edellyttää, että raitisilma- ja jäteilmakanavia lukuun ottamatta järjestelmä sijaitsee kokonaisuudessaan ulkovaipan ilmansulkukerroksen ja lämmöneristyksen sisäpuolella. Jotta korkea hyötysuhde saavutetaan, järjestelmän mitoitus perustuu riittävän avariin kanaviin ja ilmanvaihtokoneen mitoittamiseen siten, että sen ominaissähkön käyttö on mahdollisimman pieni.
Periaatteessa nettonollaenergiatalon tulisi olla toiminnoiltaan niin yksinkertainen, että taloautomaatiojärjestelmiä ei tarvita. Pienen energiantarpeen talossa, myös kevytrakenteisessa talossa, rakennuksen sisäolosuhteet pyrkivät seuraamaan ulkoilman lämpötilan muutoksia tavanomaiseen taloon verrattuna pidemmällä viiveellä. Sisäolosuhteiden hallintaan tarkoitettujen ohjaus- ja säätöjärjestelmien tulee ottaa huomioon viive. Tällä vältetään rakennuksen päällekkäinen lämmitys ja jäähdytys. Energian käytön ja tuotannon johdosta säädön älykkyyden tarve lisääntyy.
Nettonollaenergiatavoitteen saavuttaminen edellyttää rakennuksen kokonaisvaltaista suunnittelua siten, että energiankäyttöä voidaan pienentää kaikilla osaalueilla, tilojen ja veden lämmityksessä sekä valaistuksen, kuluttajalaitteiden ja talotekniikan sähkön käytössä. Kokonaisratkaisun kehittäminen on tärkeää, koska asumisen vaatimukset tulee ottaa huomioon ensisijaisina suunnittelun lähtökohtina.
Jyri Nieminen, VTT:n Asiakkuuspäällikkö