Rakentamista ja sen muutoksia on tullut seurattua viimeiset 10 vuotta. Kukaan ei ole voinut välttyä uutisilta homehtuvista kouluista yms. Näin rakentamisen suhteen maallikkona mietityttää se, että mikä on mennyt vikaan? Mitä on tehty väärin? Onko hometta ollut aiemminkin, mutta sitä ei vain ole huomattu? Homehtumiseen on kuitenkin olemassa syy ja se osoittautuu monesti suunnittelu- tai rakennusvirheeksi tai sitten käytönaikaisiin laiminlyönteihin. Nämä asiat huomataan kuitenkin valitettavan usein vasta jälkikäteen, kun virheet ovat ehtineet jo konkretisoitua. Se mitä on pidetty hyvänä rakenteena joskus, todetaan muutaman kymmenen vuoden jälkeen riskirakenteeksi. Asia on siinä mielessä huolestuttava, että homehtunutta rakennusta ei yleensä voida tai sitä ei ole järkevää korjata. Ainoa ratkaisu on rakentaa uusi vanhan tilalle. Tämä on kohtuullisen kallista ja se on tuottanut monelle kunnalle tai kaupungille paljon päänvaivaa. Nykyaikaiset rakennukset ovat lisäksi huomattavasti monimutkaisempia kuin vuosikymmeniä sitten. Tämä on johtanut siihen, että mahdollisten rakennusvirheiden määrä on nykyisin myös suurempi kuin ennen. Monia asioita on suhteellisen helppoa pyöritellä paperilla, mutta niiden käytännön toteuttaminen voi olla kaikkein hankalin vaihe. Tulevien vuosien yhä tiukentuvat säädökset eivät helpota ainakaan tätä asiaa.

Rakennusmääräyskokoelmassa osassa D3 on asetettu tämän hetkisille uusille rakennuksille minimimääräykset eri rakennusosien lämmönläpäisykertoimien ja ilmanvaihdon suhteen (taulukko 1.1).

Taulukko 1.1.  Minimiarvot eri rakennusosien lämmönläpäisykertoimille (U-arvot) ja ilmanvaihdolle. [1]

Rakentamismääräykset ovat kuitenkin tiukkenemassa edelleen. EU:n säätämän rakennusten energiatehokkuusdirektiivin (eng. energy performance of buildings directive, EPBD) mukaan vuoden 2020 jälkeen rakennettavien uusien pientalojen tulee olla lähes nollaenergiataloja (eng. nearly zero energy building, nZEB) ja niiden energianlähteenä tulee käyttää enimmäkseen uusiutuvaa energiaa. Huomioitavaa on, että rakentamismääräyksiä lähes nollaenergiarakentamiseen ei ole lyöty vielä lukkoon Suomessa ja näihin on vielä mahdollista vaikuttaa. Määräyksiin on löydettävä vielä ratkaisuja, miten lähes nollaenergiataloja tullaan tulevaisuudessa toteuttamaan kansallisesti. Tätä varten on perustettu FInZEB-hanke, jossa selvitetään, kuinka kansalliset vaatimukset tulisi asettaa riittävän haasteellisesti, mutta kustannustehokkaasti direktiivin täyttämiseksi, rakenteiden turvallisuus ja sisäilman laatu huomioiden [2]. Nollaenergiatalo on nimensä mukaisesti rakennus, joka tuottaa energiaa yhtä paljon kuin kuluttaa vuositasolla. Tällöin on siis järkevää puhua nettonollaenergiatalosta. Lähes- ja nettonollaenergiarakentaminen eivät siis ole sama asia. Lähes nollaenergiarakentaminen viittaa vuoden 2020 kansalliset määräykset täyttävään rakentamiseen EU:n alueella, kun taas nettonollaenergiarakentaminen siihen, että rakennus tuottaa vuodessa saman verran energiaa, jonka se kuluttaa. Nollaenergiatalon suunnitteluun löytyy erilaisia ohjeita, oppaita ja tutkimuksia, kuten esimerkiksi [3]–[5]. Yhteistä erilaisille nollaenergiatalon suunnitteluohjeille on se, että talosta pitää tehdä eristyksellä vähintään matalaenergia- tai mieluummin passiivitalo. Passiivitalossa ulkovaipan lämmöneristävyys ja ilmatiiveys pitää olla huippuluokkaa ja täten passiivitaloa voidaan kutsua ns. pullotaloksi. Tämä väistämättä johtaa siihen, että talon lämmöneristepaksuus pitää olla tavattoman suuri, joka kasvattaa seinien paksuutta. Passiivitalojen ilmanvaihto onkin pelkästään koneiden varassa, koska ilma vaihtuu ainoastaan täysin hallittua reittiä myöten koneen avulla. Passiivitalot tarvitsevat siis hyvän ja luotettavan ilmanvaihdon toimiakseen terveellisesti. Nettonollaenergialuokkaan pääsemiseksi talossa tarvitaan kuitenkin aina käytännössä omaa uusiutuvaa sähköenergian tuotantoa, vaikka talo olisikin passiivitalo. Tämä johtuu siitä, että sähköä on mahdollista syöttää verkkoon muiden käyttöön, mutta lämpöä ei ole tällä hetkellä käytännössä mahdollista tuottaa asunnon ulkopuoliseen käyttöön. Tämä tarkoittaa sitä, että rakennukseen asennetaan aurinkopaneelit sähköntuotantoon, koska tuulivoima ei ole pienessä kokoluokassa järkevää muualla kuin erittäin suotuisissa paikoissa. Lämpöä voidaan tuottaa rakennuksen omiin tarpeisiin esimerkiksi auringosta, maasta tai ilmasta siihen soveltuvilla laitteilla. Suurin kysymys nollaenergiarakentamisessa kuitenkin on, mihin taseraja vedetään eli paljonko energiaa pitää ylipäätään tuottaa tontin sisäpuolella, lähialueella tai kauempana.

Hirsi mielletään yleisesti erittäin energiaa hukkaavaksi rakenteeksi ja siksi sitä ei voida mieltää nollaenergiarakentamisessa rakennusmateriaaliksi. Vertailuarvona taulukkoon 1.1, 180 mm paksun hirsiprofiilin U-arvo on 0,60 W/(m²K) ja vastaavasti 275 mm paksun 0,41 W/(m²K). Eli 180 mm hirsi on ohuin, jota saa nykyisiin asuinrakennuksiin laittaa ja vastaavasti 275 mm hirsi ohuin, joka täyttää minimimääräykset. Hirttä on kuitenkin käytetty useita satoja vuosia rakentamisessa ja miksi sitä ei voitaisi käyttää jatkossakin. Hirsi on terveellinen ja kestävä rakennusmateriaali talon sisäilman ja elinkaaren kannalta. Puu on hengittävä, mikä tarkoittaa hirren kykyä sitoa ja luovuttaa kosteutta. Lisäksi massiivinen hirsiseinä on painava ja se sitoo lämpöä. Hirsirakenteisen talon hiilijalanjälki on myös erittäin pieni muihin rakennusmateriaaleihin verrattuna ja puu on ainoa rakennusmateriaali, johon saadaan sidottua hiilidioksidia. Puu ei kuitenkaan ole hyvä eriste ja siksi hirsitaloteollisuus on saanut lievennyksiä seinien lämmönläpäisykertoimiin. Hirsitalossa puun huonoa lämmöneristävyyttä voidaan kompensoida ala- ja yläpohjan eristyksellä, jos seinän minimimääräykset eivät täyty. Tällä tavoin rakennuksesta saadaan määräykset täyttävä kokonaisuus [1]. Hirsitalon energiatehokkuutta on käsitelty lähteessä [6]. Tässä kohtaa täytyy kuitenkin todeta, että nykyisissä taloissa lämmöneristystäkin tärkeämpi ominaisuus on ilmatiiveys. Tätä ominaisuutta kuvataan ilmanvuotoluvulla (m³/(h m²)), mikä kuvaa rakennusvaipan keskimääräistä vuotoilmavirtaa tunnissa 50 Pa paine-erolla kokonaismittojen mukaan laskettua rakennusvaipan pinta-alaa kohden. Tämä tulee todistaa uusissa rakennuksissa mittaamalla. Nykyaikaiset hirsitalot pääsevät varsin alhaisiin ilmanvuotolukemiin. Kokonaisuutta arvioitaessa täytyy kuitenkin ottaa huomioon se, mitä kautta ja minkä verran rakennuksista poistuu lämpöä. Tätä on havainnollistettu kuvassa 1.1.

Kuva 1.1. Asuinrakennuksen lämpöhäviöt. [7], [8]

Yleisesti mielletään, että nollaenergiatalo on sama kuin passiivitalo tai vastaavasti, että ainoastaan passiivitalosta voidaan edetä nollaenergialuokkaan. Tämä ei kuitenkaan pidä paikkaansa. Nettomielessä talosta voidaan tehdä nollaenergiatalo omalla tuotannolla ja muilla järkevillä energiateknisillä ratkaisuilla, vaikka rakennus ei olisikaan ulkovaipaltaan passiiviversio. Tätä on havainnollistettu kuvassa 1.2. Eristeen paksuuden järkevällä kasvattamisellakin täytyy olla rajansa, koska eristepaksuuden tuplaaminen korkeintaan puolittaa lämpöhäviöt ja siten ensimmäiset vaiheet tässä ovat kannattavia, mutta loppupäässä eristekerroksen tuplaaminen aiheuttaa enää minimaalisen hyödyn. Täten nollaenergiarakentaminen voisikin muodostua oman tuotannon, lämmöneristämisen ja energiateknisten ratkaisuiden yhteisoptimoinnista markkinaehtoisesti. Yksinkertaistetusti: Mitä suurempi on energian tarve, sitä enemmän vaaditaan omaa tuotantoa sekä muita järkeviä energiateknisiä ratkaisuja ja toisin päin. Kokonaisuudessa on myös syytä ottaa huomioon talon elinikä ja mahdollisten korjausten suuruus, jos ja kun riski rakennevirheille kasvaa. Rakennevirheet talon ulkovaipassa ovat todella kalliita tai jopa mahdottomia korjata. Siksi tämä osa talosta pitäisi tehdä erityisen huolellisesti, jotta se säilyisi terveenä ainakin 50–100 vuotta. Pystytäänkö tämä takaamaan nykyaikaisissa passiivitaloissa? Rakennuksen energiankäyttöön on mahdollista vaikuttaa muillakin toimenpiteillä kuin seinien sekä ala- ja yläpohjan lämmöneristämisellä. Energiankulutusta voidaan pienentää henkilökohtaisilla valinnoilla, lämmitysratkaisuilla, omalla energiantuotannolla, tulisijoilla, lämmöntalteenotolla (LTO), valaistuksella, kodinkoneilla, rakennuksen asemoinnilla, ovilla ja ikkunoilla.

Kuva 1.2. Asuinrakennusten energialuokitus. Minimimääräyksin (rakennuksen ulkovaippa) toteutettu asuinrakennus on mahdollista viedä nolla- tai jopa plusenergialuokkaan omalla tuotannolla ja muilla järkevillä teknisillä ratkaisuilla.

Uudisrakentamista koskevassa asetuksessa rakennusten energiatehokkuudesta puhutaan kokonaisenergiatarkastelusta, joka koskee kaikkea rakennuksessa tapahtuvaa energiankulutusta [9]. Rakennusten kokonaisenergiankulutus kuvataan E-luvulla (kWh/m²). E-luku on energiamuotojen kertoimilla painotettu rakennusten vuotuinen ostoenergiankulutus rakennustyypin standardikäytöllä lämmitettyä nettoalaa kohden. Tähän kuuluu lämmityksen lisäksi myös ilmanvaihto, lämmin käyttövesi, taloussähkö ja valaistus. E-luku saadaan laskemalla yhteen ostoenergian ja energiamuotojen kertoimien tulot. Käytössä olevat energiamuotojen kertoimet on esitetty taulukossa 1.2. Nykyisin rakennuksilta vaaditaan energiatodistus (E-luku), joka mahdollistaa rakennusten välisen vertailun ja ohjaa kuluttajia valinnoissa. Pientalojen energialuokitusten tämänhetkiset raja-arvot on esitetty kuvassa 1.3. Uudet pientalot voivat kuulua maksimissaan C-energialuokkaan, mutta hirsitaloille sallitaan hieman muita suurempi E-luku. Alle 50 m² rakennuksilta ei vaadita energiatodistusta.

Taulukko 1.2.  E-luvun laskennassa käytettävät energiamuotojen kertoimet ostoenergialle. [1]

Kuva 1.3. Pientalojen energialuokitusten raja-arvot. Uudet pientalot voivat kuulua maksimissaan C-energialuokkaan, mutta hirsitaloille sallitaan muita suurempi E-luku. [1]

E-lukua laskettaessa uusiutuva omavaraisenergia ei ole ostoenergiaa, vaan se vähentää ostoenergian kulutusta. Uusiutuva omavaraisenergia on kiinteistöön kuuluvalla laitteistolla paikallisista uusiutuvista energialähteistä tuotettua uusiutuvaa energiaa lukuun ottamatta uusiutuvia polttoaineita. Uusiutuvaa omavaraisenergiaa on esimerkiksi aurinkopaneeleilla ja -keräimillä tuotettu energia, paikallinen tuulienergia tai lämpöpumpun lämmönlähteestä ottama energia. Rakennuksen ostoenergiankulutus on puolestaan energiaa, joka hankitaan rakennukseen esimerkiksi sähköverkosta, kaukolämpöverkosta, kaukojäähdytysverkosta ja uusiutuvan tai fossiilisen polttoaineen sisältämänä energiana. [1] Kuvassa 1.4 on esitetty ostoenergiankulutuksen taseraja. Tässä kohtaa on huomioitava se, että esimerkiksi lämpöpumppujen kuluttama sähköenergia lasketaan sähkön kertoimen mukaan, mutta tarvittava ostoenergian määrä on kuitenkin pienempi kuin suoralla sähkölämmityksellä, koska lämpöpumput hyödyntävät lämmöntuotannossaan uusiutuvaa omavaraisenergiaa. Aurinkosähköllä pienennetään puolestaan ostoenergian määrää siltä osin, kun tuotettu sähkö pystytään hyödyntämään itse.

Kuva 1.4. Ostoenergiankulutuksen taseraja. [1]

Aurinkopaneelien hinnat ovat tulleet viimeisen 10 vuoden aikana nopeasti alaspäin. Tämän syynä on ollut pääasiassa massavalmistus. Kumulatiivisen tuotantokapasiteetin kaksinkertaistuessa aurinkopaneelien hinta on pudonnut joka kerta 20 % alaspäin. Tämä on johtanut siihen, että paneelien hinta ei ole enää niin dominoiva aurinkovoimalan kokonaishinnassa kuin vuosia sitten. Aurinkosähköstä on siten tullut varteenotettava tuotantomuoto sähkönkuluttajille. Sähköntuottajille aurinkosähkö puolestaan ei ole tällä hetkellä kannattavaa toimintaa, koska sen hinta kilpailee sähkön markkinahintaa vastaan, kun taas kuluttajan tuottama aurinkosähkö kilpailee sähkön kokonaishintaa vastaan. Kokonaishinta muodostuu sähkön markkina- ja siirtohinnasta sekä verosta. Käytännössä sähkön kokonaishinta on kolminkertainen markkinahintaan verrattuna. Sähkönkuluttajille on suurin hyöty aurinkosähköstä silloin, kun sillä korvataan ostosähköä. Tämän takia oman tuotannon käyttöä kannattaa maksimoida.

Tässä projektissa keskitytään nettonollaenergiatalon suunnitteluun, toteutukseen ja käytännön toimintaan, kun kyseessä on hirsirakennus. Esimerkiksi talo2020-hankkeessa on tarkoituksena rakentaa omakotitalo, joka pyrkii täyttämään vuoden 2020 EU:n energiamääräykset [10]. Tässä hankkeessa tarkoituksena on rakentaa omakotitalo rinneratkaisuna, joka täyttää samat määräykset, mutta suunnittelulähtökohdat ovat erilaiset. Tässä tullaan käyttämään yläkerrassa 275 mm hirsiprofiilia ja alakerrassa 400 mm paksua lämpöharkkoa, kun talo2020-hankkeessa käytetään 500 mm paksua lämpöharkkoseinää. Muiltakin osin rakennusten ulkovaipat tulevat olemaan lähtökohdiltaan erilaisia. Tässä projektissa keskitytään erityisesti energiatehokkuuteen ja siihen liittyviin teknisiin toteutuksiin, joita voi ottaa huomioon sekä uudis- että korjausrakentamisessa. Uudisrakentamisessa vapausasteet eri toteutusvaihtoehdoilla ovat luonnollisesti huomattavan paljon laajemmat kuin korjausrakentamisessa, mutta osa ratkaisuista soveltuu molempiin. Tämän lisäksi joissain kohdissa otetaan kantaa myös kestäviin ja ekologisiin toteutuksiin. Ekologiseen rakentamiseen löytyy kattava tietopaketti Ekorakentajan oppaasta [11]. Ekorakentajan opas käsittelee ekologista rakentamista yleisesti aina materiaaleista käytäntöön asti. Useita siinä mainittuja asioita on otettu huomioon myös tässä projektissa. Ekorakentajan oppaassa käsiteltävä tieto aurinkosähköstä on kuitenkin osittain vanhentunutta ja tiedot eivät pidä enää kaikilta osin paikkaansa. Tässä projektissa ei keskitytä kovin tarkasti varsinaiseen rakentamiseen ja siinä tehtyihin valintoihin. Tähän tarkoitukseen löytyy useita blogeja, joista voi seurata rakennusprojektia tavallisen rakennuttajan näkökulmasta. Blogeista löytyy myös tietoa moniin erilaisiin käytännön juttuihin ja perusteluja valittuihin rakenteellisiin ratkaisuihin, jotka voivat olla oleellisia rakentajan tai rakennuttajan kannalta. Yksi hyvä blogi löytyy esimerkiksi täältä [12]. Rakentamiseen löytyy myös kirjallisuutta, joista voi katsoa vinkkejä tehtäviin valintoihin, kuten esimerkiksi [13] ja [14].

Tämän projektin tarkoituksena on näyttää käytännössä, että taloa ei tarvitse rakentaa ulkovaipaltaan matala- tai passiivienergiataloksi, jotta siitä saataisiin tehtyä nettonollaenergiatalo muilla järkevillä olemassa olevilla energiateknisillä ratkaisuilla. Hankkeella halutaan myös osoittaa, että kaikkea ei tarvitsisi tiukasti asettaa määräyksin, vaan että jokaisella olisi vapaus valita itselleen parhaat vaihtoehdot yhteisten päämäärien saavuttamiseksi. Päämääränähän on nollaenergiarakentaminen. Valtakunnan tasolla hajautettu energiantuotanto on kuitenkin aivan yhtä tärkeää kuin keskitettykin, vaikka näin ei asiaa yleisesti ajatella. Tulevaisuudessa energiaa tullaan uusiutuvan tuotannon lisääntymisen myötä joka tapauksessa varastoimaan tavalla tai toisella.

• Share on Facebook.
• Share on Twitter.
• Share on Google+
• Share on LinkedIn