Passiivitalon mallikappale – Matkalla kohti ongelmattomia rakenneratkaisuja

Oulun koetalossa mallinnettiin paikallarakentamisen soveltuvuutta A-luokan energiavaatimuksiin – Se on työlästä ja kallista.  Kokemuksilla halutaan saavuttaa matalaenergiatason asumista ilman homeongelmia.

 

Tutkittu ja mallinnettu

Passiivitason edellyttämät tiiveys – ja eristevaatimukset ovat toimimattomina riskirakenteita. Jottei energiatehokkuuden nimissä syntyisi sutta, vaativista rakenneratkaisuista ja monimutkaisen talotekniikan yhdistelmistä kaivataan kipeästi kokemusta.

Ouluun valmistuneessa talossa kerättiin kokemuksia passiivitason rakenteiden (energialuokka A) toteuttamisesta ns. pitkästä tavarasta rakennettaessa.

Rakenteiden kylmäsillat on minimoitu ja vaipparakenteet eristetty, sekä tiivistetty huolella. Perustusratkaisuna toteutettiin ns. halkaistu sokkelimalli, jossa saavutetaan yhtenäinen lämpöeristekerros sokkelilta seinälle asti.

kuvat (86)Kuva. Talon valmistuttua kosteusteknistä toimivuutta ja lämmöneristyskykyä mitataan rakenteisiin asennetuilla kosteus- ja lämpötila-antureilla. Mittausdatasta saadaan myös lisätietoa lämmitysjärjestelmän, sekä muun talotekniikan ja rakenteiden yhteensopivuudesta.

Koetalo oli osa energiatehokkaan rakentamisen IEEB (Increasing Energy Efficiency in Buildings)–projektia, jossa mukana toimi myös Oulun rakennusvalvonta.

Talon arkkitehtisuunnittelija on Pia Grogius ja päärakennesuunnittelijana toimi Juha Järvenpää. Vastaavana työnjohtajana ja detalji -suunnittelijana toimi Olli Huttunen rakennusliike A Vänttilä Oy:stä.

Hyvää ei saa halvalla

Rakennusprojektin myötä Olli Huttusen mietteet energiatehokkuuden hyödyistä ovat hieman ristiriitaiset. Hänen mielestään rakennukset kuluttavat yleisesti paljon energiaa ja ovat ilmastollisesti merkittävä kuormittaja. Lisäksi energian hinta tullee nousemaan edelleen, jolloin asumisen käyttökustannukset kasvavat.

Olisi siis järkevää rakentaa energiapihejä taloja mutta projekti opetti ainakin sen, että pitkästä tavarasta tehtynä nykytekniikoilla ja työtavoilla se on kallista. Esille nousi myös kysymys siitä, ovatko nykyiset rakennusmateriaalit sittenkään kovin ekologisia, sillä alumiinin ja muovin valmistus kuluttaa paljon energiaa ja niiden kierrätys ei ole helppoa.

Materiaalien valmistukseen ja kuljetuksiin käytetty energia voi siis pidemmälläkin aikavälillä olla suurempi, kuin niillä saavutettu hyöty rakennuksen energiankulutuksessa varsinkin, kun lämmittämiseen käytetään vaikkapa ilmaista aurinkoenergiaa.

Huttunen muistuttaa myös tiiviiden ja eristettyjen rakenneratkaisujen riskeistä. Lähtökohtaisesti passiivitason ratkaisut ovat rakennusfysikaalisesti arveluttavia, joten niiden toteuttaminen vaatii ammattitaitoa.

Rakennusaikainen materiaali- ja kosteudenhallinta pitää olla kunnossa, ettei jo työmaavaiheessa viritetä homepommia ja tämä koskee erityisesti paikallarakentamista.

Pilottitalossa tavoitteena oli rakentaa erittäin vähän energiaa kuluttava, turvallinen ja kestävä talo mutta ei pelkän energiatehokkuuden kustannuksella. Siitä oli määrä tulla myös viihtyisä koti, jossa taloautomaatio huolehtisi lämmityksestä ja ilmanvaihdosta.

välipohjapalkkien tiivistys ulkoseinällä

Kuva. Energiatehokkaan talon on oltava tiivis kaikkialta. Saumoissa on SPU –vaahto, teippaus ja päällä vielä silikonikerros.

Talon pohjaratkaisu on energiatehokas suorakulmio mutta maustettuna vinoilla sisäkatto-osuuksilla, isoilla ikkunapinta-aloilla, sekä parvirakenteella, jottei kokonaisuudesta tule liian askeettinen.

Vaikka talo rakennettiin pitkästä tavarasta, haluttiin samalla eri rakenneosia mallintaa sarjatuotantoon, josko ne olisivat toteutettavissa taloudellisesti.

kuvat (237)Kuva. Ilmanvaihtoputkisto kulkee alaslasketuissa katoissa, eli siis lämpimässä tilassa. Kattorakenteiden läpi kulkee vain savu – ja poistoilmahormi, sekä viemärin tuuletusputki.

Huttusen mielestä pitkälle vietyjen ja monimutkaisia rakenteiden tapauksessa kannattaa harkita korkeampaan esivalmistusastetta kuivissa ja hallituissa olosuhteissa. Myös tuotannon laadunvarmistus olisi näin helpompaa kuin työmaalla. Energiarakentamisessa kannattaa edelleen kehitellä osamoduuli- tai elementtirakenteita, jotka valmistettaisiin tehtaissa. Työmaalla tehtäisiin vain näiden osien liittämiseen tiiviisti toisiinsa, joka vaatii vielä detalji- ja komponenttisuunnittelua.

kuvat (234)Kuva. Seinissä on 120mm SPU –levy ilmatiiviiksi teipattuna ja sen sisäpinnassa vielä 50mm mineraalivilla ehkäisemässä kaikumista. Sisänurkat on varmistettu peltikaroilla rakenteen elämisen estämiseksi.

Huttunen niputtaa että energiatehokkaan rakentamisen keskiössä on arkkitehti -, rakenne – ja LVIS – suunnittelun saumaton yhteistyö – Nämä ovat avainsanat laadukkaampien, ympäristöystävällisten ja energiatehokkaampien talojen rakentamiseen.

Huttunen uskoo koetalossa käytettyjen ratkaisujen olevan turvallisia ja hyviä, mutta työ ei ole taloudellisesti kannattavaa ainakaan Oulun korkeudella. Projektitalosta tuli uniikki, jonka matalaenergiaratkaisut olivat työläitä ja rakenneosien tuotteistettavuus hankalaa. Kirvesmiestyötunteja kertyi noin 500 enemmän, kuin vastaavankokoisessa mutta tavanomaisessa talossa. Lisälasku siitä oli noin 50000€.

 Rakenteet tiiviiksi ja kylmäsillat minimiin

  • Talon ilmatiiveys on peräti 0,2, joten näiltä osin käytetyissä rakenneratkaisuissa on onnistuttu. Höyrynsulku on SPU-eristelevyä, joiden saumat on teipattu ja lisäksi muun muassa nurkkasaumoissa on käytetty joustavaa uretaanivaahtoa ja osalla rakenteita myös tiivistyskangasta.
  • Seinärakennetta on myös lisäjäykistetty vinolaudoituksilla ja sisänurkissa on peltikarat saumojen rakenteiden elämisen estämiseksi ja SPU kerroksen ratkeamisten ehkäisemiseksi. Myös yläpohja on varmistettu tiheämmällä koolauksella.
  • Rakenteiden kylmäsiltoja on vältetty asentamalla rungon nurkkatolpat erilleen, jolloin mineraalivillaeriste on saatu asennettua myös nurkissa riittävän leveänä kauttaaltaan kantavien tolppien väliin.

 

kuvat (136)Kuva. Ovet ja ikkunat on vaahdotettu suoraan kiinni sisäpuolen SPU – levyeristeeseen ja kiinnitys varmistettu mekaanisesti. Ikkunoiksi harkittiin ensin seinärakenteeseen integroituja elementti-ikkunoita mutta kokemuksesta tiedettiin, että se olisi ollut työläs ja kallis ratkaisu. Lopulta päädyttiin energiatehokkaisiin (U-arvo 0,63) mutta perinteisiin ikkunoihin.

Rakenteet:

  • Yläpohja. Sisäverhouslevy, ristikoolaus 22X100mm, 40mm alumiinipintainen SPU-levy, 150mm mineraalivilla, 500mm puhallusvilla, tuulensuojalevy, 100mm tuulettuva yläpohjatila, kattovaneri ja huopakate. U –kerroin 0,05 W/m²K.
  • Vinoilla osilla sisäverhouslevy, ristikoolaus 22X100mm, 100mm SPU-levy, intello eristekangas, 150mm mineraalivilla, 500mm puhallusvilla ja 55mm tuulensuojaeriste.
  • Paikallaan muottiin valettu antura ja halkaistu sokkeli, jossa keskellä 90mm SPU eristelevy, sekä sisäpinnassa 70mm SPU eristelevy. Lattiassa 200mm SPU eriste ja 80mm teräsbetonilaatta. U-arvo 0,11W/m²K
  • Seinärakenne. Sisäverhouslevy, 50mm mineraalivillalevy (kaikumisen ehkäiseminen), 120mm SPU –levy, 175mm mineraalivilla, 50mm tuulensuojavillalevy, koolaus ja ulkoverhouslauta. U-arvo 0,07W/m²K. Kantava seinärunko 48mmX173mm, kantavat palkit ristikoiden kainaloissa lovettuna. Seinärakennetta on myös jäykistetty vinolaudoituksella.

 Käytettyjen rakenneratkaisujen hyödynnettävyys korjausrakentamisessa

Eräs Ritaharjun talon suunnittelutavoite oli mallintaa myös korjausrakentamiseen soveltuvia rakenteita.

Sokkelin ja seinän liitoskohta on eräs talon kriittinen rakenne, sillä esim. 80 ja 90-luvun taloissa sokkelin ulkopuolista lämpöeristettä ei ole, jolloin seinän ja sokkelin liitoskohdassa kosteus ja kylmyys pääsevät kulkeutumaan rakenteen sisään.

Koetalossa sokkelin, alapohjan ja seinän rakenneratkaisussa päädyttiin halkaistuun sokkelirakenteeseen, jossa on keskellä SPU levy lämpöeristeenä. Lisäksi seinärungon alaohjauspuu on runkotolppia kapeampi, jotta eristekerros saatiin kuljetettua yhtenäisenä rakenteena sokkelilta ylös seinään.

 

kuvat (150)Kuva. Paikallaan muottiin valettu sokkeli on halkaistu ja seinärungon alaohjauspuu on runkotolppia kapeampi, jotta lämpöeristekerros kulkee yhtenäisenä sokkelilta seinälle.

Ratkaisulla on pyritty ehkäisemään kosteuden pääsyä rakenteen sisälle, jotta ei syntyisi otollisille olosuhteita homeelle. Yhtenäisellä eristekerroksella ei myöskään synny kylmäsiltaa seinän ja sokkelin saumakohtaan.

Rakenteen suunnitelleen insinööri Juha Järvenpään mukaan koetalon mallinnukseen haluttiin kokemuksia myös sellaisten vanhempien omakoti- ja rivitalojen energiaremonteista, joissa sokkelin ja seinärakenteen liitoksen kylmäsillat ovat kohdissa, joissa ilman huolellisesti suunniteltua lisälämpöeristystä mennään ojasta allikkoon. Mikrobeille syntyy herkästi otolliset olosuhteet.

Järvenpään mukaan korjausrakentamisessa on melko yleistä että eristettä on lisätty pelkästään seinärakenteen sisäpuolelle ja kaikki muu vanha rakenne on jätetty ennalleen – Näin olosuhteet rakenteen sisällä muuttuvat ja korjattu tilanne saattaa johtaa ”hometalon” syntyyn. Seinän sisäpuolen lisäeristäminen tulisi tehdä aina maltillisesti.

Turvallisempi lisäeristysmenetelmä on lisätä sitä ulkopuolelle, jolloin voitaisiin huomioida myös sokkelin lisäeristäminen.  Tämän tyyppistä rakennetta mallinnettiin nyt tässä koetalossa. Korjausrakentamisessa pitää silti tehdä rakennetarkastelu ja suunnittelu aina tapauskohtaisesti.

Koetalossa yhdistettiin perinteistä sokkelin sisäpuoleista eristystä, sekä ulkopuolelle lisättyä eristettä. Taloudellisista syistä päädyttiin malliin, jossa tämän ulkopuolisen eristyksen (90mm SPU-levy) tuli vielä betonipinta, eli syntyi ns. halkaistu sokkelimalli. Vaihtoehtoinen ratkaisu olisi ollut lisälämpöeristää sokkeli ulkopuolelta mutta kerros olisi pinnoitettava erikseen, jolloin rakenteesta tulisi vielä halkaistuakin kalliimpi toteuttaa.

Halkaistu sokkeli on paikallaan rakennettaessa noin 30€/m kalliimpi, kuin perinteinen vain sisäpuolelta eristetty sokkeli.

Myös sokkelirakenteisiin on asennettu kosteus- ja lämpöanturoita, joilla seurataan rakenteen toimivuutta tällä sijainnilla.

Talotekniikkaa

  • Vesikiertoinen lattialämmitys
  • Nereus 6kW maalämpölaite ja porakaivo
  • Savosolar 6m² aurinkokeräinpaneelit
  • Varaava tulisija
  • Lämmön talteenotolla ja erillisellä maalämmitys/jäähdytyspiirillä varustettu ilmanvaihtokoje.
  • Aurinkokeräimien lämpö ohjataan lämmitykseen, jos keräin tuottaa matalampaa lämpöä. Jos lämpötila on korkeampi, se ohjataan käyttöveden lämmitykseen. Liikalämpö ohjataan maalämpökaivoon.

 

kuvat (267)Kuva. Ilmanvaihdossa on maapatterilla toimiva tuloilman esilämmitys/jäähdytys. Noin 4 asteinen maalämpö lämmittää tuloilmaa pakkasella ja jäähdyttää sitä helteellä pelkän kiertovesipumpun sähkönkulutuksella.

Laskennallinen energiankulutus

  • Painotettuihin energiamuotokertoimiin perustuva laskennallinen energialuku 78 kWh(m2/vuodessa)
  • Laskennallinen sähkönkulutus 6269 kWh/vuodessa (sähkön muotokertoimella painotetulla laskentatavalla 10657 kWh)

 

kuvat (253)Kuva. Uusiutuvaa omavaraisenergiaa. Talon aurinkolämmön laskennallinen tuotto on 834kWh/vuodessa ja maalämmön tuotto 7756 kWh/vuodessa.

teksti. Pekka Hietala

 

Mainokset

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s