Vähähiilinen Talotoimituskonsepti
Tavoite
Kielteisten ympäristövaikutusten pienentämisestä on tullut viime aikoina keskeinen tavoite ja puheenaihe käytännössä kaikessa ihmisen toiminnassa. Kaikilla toimintasektoreilla lainsäädäntö ja suositukset ovat alkaneet ohjaamaan toimintaa vähäpäästöisempään suuntaan. KIMORA -hankkeen yhteydessä tehdyssä tutkielmassa ”vähähiilinen talotoimituskonsepti” oli tarkoitus selvittää millaisilla ratkaisuilla on mahdollista päästä pieneen hiilitaseeseen (pieni hiililanjälki, suuri hiilikädenjälki) omakotitalorakentamisessa. Onhan rakentamisen päästöt suuressa roolissa maailman kokonaispäästöjä ajatellen, ja asiakkaat yhä ympäristötietoisempia myös rakentamisen saralla. Tarkoitus ei ollut kuitenkaan etsiä ns. valtavirrasta selvästi poikkeavia erikoisratkaisuja tai materiaaleja, vaan pitäytyä sellaisissa ratkaisuissa, jotka olisivat omaksuttavissa isolle joukolle rakentajia ja rakennuttajia.
Laskennan kulku
Aluksi tehtiin rakennuksen elinkaaren aikainen hiilitaselaskelma tyypilliselle pientaloratkaisulle. Pohjaratkaisu on esitetty kuvassa 1 ja rakenneleikkaus kuvassa 2. Tämän jälkeen tehtiin muutamia vertailulaskelmia eri lämmöneristemateriaaleilla, runkoratkaisuilla ja alapohjan rakeilla. Tavoitteena oli löytää ne perustekijät, joilla materiaalien osalta voidaan päästä pieneen hiilitaseeseen. Rakennuksen lämmönlähteeksi valittiin maalämpö.
Laskenta tehtiin ympäristöministeriön ohjeen ”Rakennuksen vähähiilisyyden arviointimenetelmä” mukaan. Päästökertoimina ja materiaalien tiheyksinä käytettiin rakentamisen päästötietokannassa (CO2data.fi) ilmoitettuja arvoja. Talotekniikka, rakentaminen, kuljetukset ja elinkaarenjälkeiset päästöt otettiin huomioon keskimääräisillä päästötietokannan taulukkoarvoilla. Käytön aikaisen energiakulutuksen päästöinä käytettiin energiatodistuslaskurin (laskentapalvelut.fi) antamia tuloksia.
Kuva 1. Pohjaratkaisu. Lämmitetty nettoala 100,6 m2.
Kuva 2. Rakenneleikkaus
Lasketut vaihtoehdot
Seuraavassa on esitetty laskennan lähtötiedot siten, että versiossa 1 on lueteltu lähtötiedot kokonaisuudessaan, ja seuraavissa versioissa muutokset verrattuna versioon 1.
Versio 1
Rakenteet ja materiaalit
- Ulkoseinät: Rankarakenteiset, lasivillaeristeet, tuulensuojana huokoinen puukuitulevy, lautaverhous.
- Vesikate ja yläpohja: Peltikate, NR-ristikot, lasipuhallusvilla, sisäkatossa kipsilevy.
- Perustus: Betonia (antura ja perusmuuri). Perusmuurin eristys ja routaeristys: EPS.
- Alapohja: Maanvastainen alapohja betonilaatalla, EPS-eristeet.
- Väliseinät puurunkoisia ja kipsilevypintaisia. Kosteissa tiloissa muuratut seinät.
- Pinnat: Seinät ja katot maalattuja, lattioissa vinyylilankut (kuivat tilat).
- Pesutiloissa vedeneristys ja laatoitus, saunassa PIR-eristeet ja panelointi.
- 3 Ulko-ovea, 3-krs ikkunat 15 % rakennustasoalasta.
- Terassit pohjakuvan mukaan: Painekyllästetty runko ja laudoitus, kevytsoraharkot
Käytönaikainen energiankulutus
- Maalämpö asetuksen 2018 standardiarvoilla
- Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhde asetuksen 2018 vertailuarvoilla
- Ilmanvuotoluku 1 m³/m²h
- U-arvot vertailuratkaisujen suuruiset tai lähellä niitä
- Ei omaa energiatuotantoa
Versio 2
Ulkoseinissä lasivillan sijaan valitaan puukuitueriste ja yläpohjassa lasipuhallusvillan sijaan puhallettava puukuitueriste.
Versio 3
Ulkoseinissä ja yläpohjassa käytetään puutuoteteollisuuden sivuvirroista valmistettua sahanpurun ja kutterinlastun seosta, jonka lämmönjohtavuutena on käytetty arvoa 0,055 W/m2K. Vaihtoehdon 1 ja 2 mukaisiin yläpohjan ja ulkoseinän U-arvoihin päästään yläpohjassa 600 mm eristevahvuudella ja seinässä 295 mm eristevahvuudella (josta 48 mm on puukuitueristettä). Leikkauskuva ratkaisusta on esitetty kuvassa 3
Kuva 3. Rakenneleikkaus, versio 3
Versio 4
Yläpohjassa on sama sahanpurun ja kutterinlastun seos kuin versiossa 3. Ulkoseinät toteutetaan 205 mm paksuna massiivihirsirakenteena.
Versio 5
Yläpohjassa on edelleen sama sahanpurun ja kutterinlastun seos kuin vaihtoehdoissa 3 ja 4, ja ulkoseinärakenteena 205 mm paksu massiivihirsirakenne (kuten versiossa4). Alapohja toteutetaan puurunkoisena tuulettuvana alapohjana. Lämmöneristeinä käytetään myös sahanpurun ja kutterinlastun seosta. Perustus toteutetaan teräsporapaaluilla roudattomaan syvyyteen, ja oletetaan, että routaeristeet voidaan jättää pois. Leikkauskuva ratkaisusta on esitetty kuvassa 4
Kuva 4. Rakenneleikkaus, versio 5
Tulokset
Hiilijalan- ja kädenjälki versioittain on esitetty taulukossa 1. Taulukossa 2 on esitetty hiilijalanjälki versioittain elinkaaren eri vaiheissa.
Taulukko 1. Hiilijalan- ja kädenjälki eri versioille yksikössä kg CO2e/m2/a
| Versio 1 | Versio 2 | Versio 3 | Versio 4 | Versio 5 | |
| Hiilijalanjälki | 10,7 | 11,1 | 10,6 | 11,2 | 9,2 |
| Hiilikädenjälki | -4,6 | -5,4 | -8,0 | -8,7 | -12,4 |
Taulukko 2. Hiilijalanjälki elinkaaren eri vaiheissa yksikössä kg CO2e/m2/a
| Versio 1 | Versio 2 | Versio 3 | Versio 4 | Versio 5 | |
| Materiaalit (A1-A3, B3) | 4,2 | 4,5 | 4,0 | 4,2 | 3,2 |
| Rakentaminen (A4, A5) | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1,3 |
| Rakennuksen käyttö (B6) | 3,1 | 3,1 | 3,1 | 3,6 | 3,6 |
| Elinkaaren loppu (C4-C4) | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,1 | 1,1 |
Päätelmät
Rakennuksen ympäristöystävällisyyttä ajatellessa suurin painoarvo näihin päiviin saakka on ollut rakennuksen käytön aikaisessa energiankulutuksessa. Sitä onkin pyritty lainsäädännöllä ohjaamaan vähäpäästöisempään suuntaan jo vuosien ajan mm. vertailuarvojen kiristyksillä lämpöhäviöiden laskennassa (U-arvot, ilmatiiviys ja ilmanvaihdon LTO: tehokkuus) ja rakennuksen E-lukuun vaikuttavien energiamuodon kertoimien avulla. Nyt kun koko rakennuksen elinkaari on tulossa mukaan rakennuksen ympäristövaikutusten arviointiin, rakennusmateriaalit ja niiden valmistus lienee kehityksen painopisteenä lähivuosina. Kuten taulukosta 2 havaitaan, rakennuksen ollessa energiatehokas materiaalivaiheen päästöt ovat rakennuksen käytön aikaisia päästöjä suurempia versioissa 1-4.
Materiaaleissa suurimmiksi päästölähteiksi osoittautuivat solumuovieristeet, kalliomurske (erityisesti elinkaaren jälkeen), peltikate ja betoni. Keskeisin hiilikädenjälkeen vaikuttava tekijä oli puutuotteiden hiilivarasto. Teollisuuden sivuvirroista seulottu sahanpuru ja kutterinlastu pienensivät hiilijalanjälkeä, mutta sen merkitys oli kuitenkin pienehkö kokonaisuuteen suhteutettuna.
Taulukosta 5 havaitaan, että versiolla 5 päästään hiilinegatiiviseen tulokseen. Keskeisin vaikutin oli suuri runsaasta puumassasta johtuva hiilikädenjälki, jota kertyi suhteellisen tiheästä sahanpuru- ja kutterinlastueristeestä ja massiivipuurakenteisesta rungosta. Hiilijalanjälkeä pienensi solumuovieristeiden ja betonin poisjäänti ja pienempi kalliomurskeen määrä.
Hiilinegatiivisuuteen tarvitaan siis hiilijalanjäljen kumoamiseksi hiilikädenjälkeä. Riskinä suunnittelussa voi olla ajatus, että laitetaan vaan niin paljon puuta rakennukseen, että hiilijalanjälki lopulta tulee kompensoiduksi. Suuressa kuvassa myös puun käytön rakentamisessa on oltava järkevää ja kierrättämistä tulee pyrkiä hyödyntämään. Teollisuuden sivuvirroista saatava sahanpurun ja kutterinlastun käyttö lämmöneristeenä olisi tästä hyvä esimerkki. Tuote jatkaisi hiilivarastona rakennuksessa ainakin vielä rakennuksen elinkaaren ajan sen sijaan, että päätyisi polttoaineena päästölähteeksi.
Petri Koistinen
Seinäjoen Ammattikorkeakoulu
Rakennustekniikka