CLT-rakenteisen omakotitalon hiilijalanjälkivertailu

CLT-rakenteisen omakotitalon hiilijalanjälkivertailu

KIMORA – Kiertotalouden monet mahdollisuudet rakentamisessa -hanke

Tutkimusraportti 2024

Virpi Palomäki, FT

Tampereen yliopisto

Arkkitehtuuri

Sisältö

1. Hiilijalanjälkilaskenta – lainsäädäntö ja tausta
2. Tutkimuksen tavoite
3. Laskentamenetelmä
4. Tulokset
5. Rakennusmateriaalien hiilijalan- ja kädenjälki
6. Rakennuksen elinkaarilaskenta
7. Lämmitysmuotojen vaikutus elinkaarilaskennassa
8. Johtopäätökset

Lähteet:

Liitteet:

1. Laskennassa käytetyt materiaalit
2. Rakennuksen pohjapiirrokset
3. Rakennuksen leikkauskuva

KIMORA – Kiertotalouden monet mahdollisuudet rakentamisessa -hanke on Etelä-Pohjanmaan liiton Euroopan aluekehitysrahastosta rahoittama hanke. Osarahoittajia ovat Seinäjoen yliopistokeskus, Seinäjoen kaupunki, Tampereen korkeakoulusäätiö ja Seinäjoen ammattikorkeakoulu.

Hankkeen toteuttajia ovat Tampereen korkeakoulusäätiö ja Seinäjoen ammattikorkeakoulu.

1.Hiilijalanjälkilaskenta – lainsäädäntö ja tausta

Rakennusten hiilijalanjälkilaskenta on tulossa pakolliseksi osaksi ammattimaista rakentamista v. 2026 alussa. Alun perin uuden rakentamislain, jossa säädetään hiilijalanjälkilaskennasta, piti tulla voimaan jo 2025 alussa. Osa uusista säädöksistä tuleekin voimaan alkuperäisen aikataulun mukaisesti, mutta osa säädöksistä viivästyi mm. johtuen lausuntovaiheessa esiin tulleista muutostarpeista.

Tämänhetkisen tiedon mukaan v. 2026 alusta lähtien rakentamisen hiilijalanjälkilaskenta on tulossa pakolliseksi ja samalla erityyppisten rakennusten hiilijalanjäljelle on tulossa raja-arvot. Myös hiilikädenjälki, joka kertoo rakennuksen sisältämistä hiilivarastoista tai rakennuksen omasta energian tuotannosta, pitää arvioida. Lakiin tulevia raja-arvoja ei ole vielä määritelty, joka onkin yksi merkittävimpiä keskeneräisiä asioita ennen hiilijalanjäljen arvioinnin aloittamista. Myös hiilijalanjälkilaskennan ajoitus muuttui alkuperäisestä suunnitelmasta. Lain tarkistusvaiheessa päätettiin, että hiilijalanjälki pitää raportoida vasta lopputarkastuksessa eikä rakennuslupavaiheessa, kuten alkuperäinen esitys oli.

Ympäristöministeriön julkaisemassa laskentaohjeessa todetaan, että kierrätettyjä tai teollisuuden sivuvirtatuotteita ei huomioida hiilijalanjälkeä laskettaessa. Sekä niiden valmistus että uudelleenkäytön valmistelu jätetään arvioinnin ulkopuolelle. Niiden käyttö pitää kuitenkin olla huomioituna jo rakennuksen suunnitteluvaiheessa. Jälkikäteen tai korjausvaiheessa lisättyjä kierrätys- tai sivuvirtatuotteita ei huomioida.

2. Tutkimuksen tavoite

Tämän työn tavoitteena oli verrata uudesta CLT-levystä rakennetun talon hiilijalanjälkeä sivuvirtamateriaali CLT-levystä valmistettuun taloon. Laskelmassa käytetyllä talolla on rakennuslupa ja rakentaminen on aloitettu. Talo ei kuitenkaan ollut valmis laskennan aikana. Laskelmassa on huomioitu kaikki rakennusmateriaalit siten, että saadaan käsitys sivuvirtamateriaalin käytön suhteellisesta vaikutuksesta kokonaiseen rakennukseen.

Vähähiilisyyden arvioinnissa huomioidaan rakennuksen koko elinkaari. Kaavio: Ympäristöministeriön rakennuksen vähähiilisyyden arviointimenetelmä 2021

Rakennettava talo on vielä keskeneräinen, joten jotkut materiaalit ja rakentamisen ratkaisut voivat vielä muuttua. Se ei kuitenkaan vaikuta merkittävästi lopputulokseen. Ympäristöministeriön ohjeessa todetaankin, että hyvin pienet materiaalimäärät voidaan jättää huomiotta, sillä niillä ei ole vaikutusta tulokseen. Tässä tutkimuksessa ollaan kiinnostuneita erityisesti sivuvirtamateriaalin käytön vaikutuksesta. Pienet muutokset eivät vaikuta vertailuun, sillä samat muutokset toistuvat molemmissa vertailutaloissa.

Tutkimuksessa on tehty vertailu myös talon energian kulutuksesta eri energianlähteitä käyttäen. Energianlähteellä ei ole vaikutusta sivuvirtamateriaalien käyttövertailuun, mutta se antaa mielenkiintoista tietoa talon lämmityksestä eri energiamuotoja käyttäen.

3. Laskentamenetelmä

Laskelma perustuu Ympäristöministeriön rakennuksen vähähiilisyyden arviointimenetelmän 2021 ohjeeseen hiilijalanjäljen ja -kädenjäljen laskennasta. Päästötiedot perustuvat VTT:n keräämään päästötietoaineistoon ja SYKE:n rakentamisen päästötietokannan aineistoihin.

Vertailun lähtökohtana oli selvittää kuinka paljon sivuvirtamateriaalin käyttö rakennuksessa vaikuttaa hiilijalanjälkeen. Vertailussa käytettiin CLT-levystä rakennettua omakotitaloa, jonka rakentamisessa käytetään uutta tai sivuvirtatuotteena syntynyttä CLT-levyä. CLT-levymateriaalin lisäksi uudesta materiaalista valmistetussa talossa oli uusi takka ja sivuvirtamateriaalitalossa kierrätetty takka. Sillä ei kuitenkaan ollut merkittävää vaikutusta hiilijalanjälkeä laskettaessa.

Laskennassa huomioitiin kaikki talon rakentamiseen käytetyt materiaalit perustuen YM:n ohjeeseen. Hiilijalanjälkilaskennan rinnalla tehtiin arvio myös hiilikädenjäljestä.

Kaaviot: Ympäristöministeriön rakennuksen vähähiilisyyden arviointimenetelmä 2021

Tutkimuksessa arvioitiin sekä rakennusmateriaalien että rakennuksen elinkaaren aikainen (50 v.) hiilijalan- ja kädenjälki. Koska vertailussa on kyse erityisesti kierrätys- ja sivuvirtamateriaalin käytön vaikutuksen tutkimisesta, on perusteltua raportoida erikseen materiaalien vaikutus. On kuitenkin tarpeen arvioida myös koko elinkaari, sillä siten laskelma on vertailukelpoinen muiden hiilijalanjälkilaskelmien kanssa. On myös mielenkiintoista nähdä, miten ero vaikuttaa pidemmällä ajanjaksolla.

Ympäristöministeriön laskentaohjeessa rakennuksen hiilijalanjälki jaetaan neljään eri vaiheeseen: tuotevaihe A1-3, rakentaminen A4-5, käyttövaihe B sekä elinkaaren loppu C. Tässä laskelmassa tuotevaiheessa käytettävät materiaalit ja niiden määrät on koottu mahdollisimman tarkkaan perustuen rakennuspiirustuksiin ja rakentajalta saatuihin tietoihin. Myös tontin rakenteet ja päällysteet on laskettu tarkasti, joka on selkeästi suurin yksittäinen hiilijalanjälkeen vaikuttava kokonaisuus. Rakennusvaihe, jota kutsutaan myös työmaatoiminnoiksi perustuu neliömäärästä laskettuun taulukkoarvoon. Kuljetuskustannukset perustuvat ilmoitettujen materiaalien määriin, joista laskentaohjelma laskee hiilijalanjäljen automaattisesti.

Laskenta on tehty alla olevan taulukon mukaan siten, että tontin, kantavien rakenteiden ja täydentävien rakenteiden materiaalien määrät on laskettu. Talotekniikassa on käytetty neliömäärään perustuvia taulukkoarvoja. Taulukossa olevat arviointiin sisältymättömät materiaalit jätettiin huomioimatta. Näitä ovat mm. erilliset naulat, ruuvit ja liimat ym. sekä pintakäsittelymateriaalit ja listat.

Rakennuksen energian käyttöä arvioitiin erikseen käyttäen taulukkoarvoja siten, että kokonaan suoralla sähkölämmityksellä lämmitettävää taloa verrattiin osittain sähkö- ja puulämmitteiseen taloon sekä ilmalämpöpumpulla ja puulämmityksellä lämmitettävään taloon. Laskennassa käytettiin kirjallisuuteen perustuvia pinta-alaan suhteutettuja arvoja omakotitalon energian kokonaiskulutuksesta, lämmityksen osuudesta kokonaisenergian kulutuksesta ja ilmalämpöpumpun tuomasta sähköenergian säästöstä. Ilmalämpöpumpun arvioitiin säästävän 40 % lämmitykseen käytettävän sähkön määrästä. Puulämmityksen arvioitiin vähentävän sähkölämmityksen tarvetta 25 %.

Taulukko: Ympäristöministeriö 2019

4. Tulokset

4.1 Rakennusmateriaalien hiilijalan- ja kädenjälki

Rakennusmateriaalien hiilijalanjälkilaskenta osoittaa, että sivuvirta CLT-levyn käyttö pienentää merkittävästi hiilijalanjälkeä. CLT levyä on käytetty kantavissa rakenteissa, joten sen määrä on suuri, mikä johtaa suureen vaikutukseen. Sivuvirtalevyn käyttö tuottaa 24 % pienemmän hiilijalanjäljen. Hiilikädenjälki eli ilmastohyödyt ovat samansuuruiset, sillä sekä uutta että sivuvirta CLT-levyä käyttäen puumateriaali muodostaa hiilivaraston.

Rakennusmateriaalien hiilijalan- ja -kädenjälki.

4.2 Rakennuksen elinkaarilaskenta

Elinkaarilaskentaa käyttäen materiaalista laskettiin sekä vuosittainen neliökohtainen että rakennuksen koko elinkaaren hiilijalan- ja -kädenjälki. Uuden CLT-levyn ja sivuvirta CLT-levyn eroksi saatiin 15,8 %.

Sivuvirta CLT:tä käytettäessä elinkaarilaskennassa hiilijalanjälki on 6 tn CO2e pienempi kuin uutta materiaalia käytettäessä. Prosentteina laskettaessa hiilijalanjälki pienenee 15 %. Hiilikädenjälki pysyy samana, koska rakentamisessa käytetään puuta, joka muodostaa hiilivaraston, joka puurakenteisessa talossa muodostaa pääosan hiilikädenjäljestä.

Vuosittainen neliökohtainen hiilijalan- ja -kädenjälki kgCO2/m2/a.

Rakennuksen koko elinkaaren hiilijalan- ja -kädenjälki, tnCO2e.

4.3 Energian käyttö

Verrattaessa hiilijalanjälkilaskelmaa, jossa on mukana energian käyttö laskelmaan, jossa energian käyttöä ei ole huomioitu, näkyy selkeästi suuri energiankäytön vaikutus koko hiilijalanjälkeen. Suoran sähkölämmityksen osittainen korvaaminen puulämmityksellä ja ilmalämpöpumpun käyttö vaikuttavat selkeästi hiilijalanjäljen muodostumiseen. Uutta CLT-levyä käytettäessä suoran sähkölämmityksen energian käyttö muodostaa n. 46 % koko hiilijalanjäljestä. Osittaisessa puulämmityksessä osuus on n. 41 % ja ilmalämpöpumppua ja puulämmitystä käytettäessä n. 30 %. Laskelmat perustuvat keskiarvoihin, joten ne ovat suuntaa-antavia eivätkä kerro suoraan rakennettavan talon todellisesta energian käytöstä.

Eri energiamuotojen käytön vaikutus hiilijalanjälkeen.

Johtopäätökset

Rakennusmateriaalien hiilijalanjälkilaskenta osoittaa, että sivuvirta CLT-levyn käyttö pienentää merkittävästi hiilijalanjälkeä. Ero korostuu erityisesti laskettaessa rakennusmateriaalien vaikutusta, mutta myös elinkaarilaskennassa ero on suuri. Jos sivuvirtamateriaalia käytetään kantavissa rakenteissa, sen määrä on suuri verrattuna muihin materiaaleihin. Siten sivuvirtatuotteen käytöllä on merkittävä vaikutus. Mikäli sivuvirtamateriaalia käytetään esim. täydentävissä rakenteissa, vaikutus tulee olemaan huomattavasti pienempi.

Eri energialähteiden vertailussa todetaan, että suoran sähkölämmityksen osittainen korvaaminen puulämmityksellä ja/tai ilmalämpöpumpun käyttö vaikuttavat selkeästi hiilijalanjäljen muodostumiseen. Erityisesti käytettäessä sekä energiatehokasta ilmalämpöpumppua että sen lisänä puulämmitystä päästään vähäpäästöiseen lämmitysmuotoon.

Tuloksista nousee esiin myös, että käytön aikaisen energian kulutuksen vähentyminen nostaa materiaalien suhteellista vaikutusta hiilijalanjälkeen. Kun käytetään sivuvirta CLT-levyä ja energiatehokasta ilmalämpöpumppua ja osittaista puulämmitystä energian käytön hiilijalanjälki pienenee suhteessa materiaaleihin.

Lähteet:

Ympäristöministeriö 2019 (toim. Matti Kuittinen): Rakennuksen vähähiilisyyden arviointimenetelmä, Ympäristöministeriön julkaisuja 2019:22, http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-361-029-3

Ympäristöministeriö 2021: Rakennuksen vähähiilisyyden arviointimenetelmä 2021 (luonnos)

Sähkönkulutus omakotitalossa: https://www.vattenfall.fi/energianeuvonta/sahkonkulutus/

Rakentamisen päästötietokanta: https://co2data.fi/

Liite 1. Materiaaliluettelo

Liite 2. Pohjapiirrokset

Pohjapiirros 1. krs

Pohjapiirros 2. krs

Liite 3. Leikkaus