Puurakentaminen on noussut yhdeksi tärkeimmistä kehityskohteista, kun tähdätään pienempiin päästöihin rakennusteollisuuden saralla. Rakennusteollisuuden osuus hiilidioksidipäästöistä on merkittävä ja puu on oiva lääke tähän vaivaan. Puu varastoi hiiltä, on uusiutuva raaka-aine ja käsittely lopputuotteeksi kuluttaa verraten vähän energiaa. Kun uusia innovaatioita ja rakenneteknisiä ratkaisuja otetaan käyttöön, tulisi niiden toimintaa tutkia ja varmistua siitä, että rakenteet selviytyvät kunnialla myös muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa.
Tutkimuksen kohde ja tavoitteet
Opiskelija-asunnot Oy Joensuun Elli rakennutti Joensuun Penttilään ainutlaatuisen kohteen, 14-kerroksisen puukerrostalon joka on herättänyt laajaa kansainvälistä huomiota. Karelia-ammattikorkeakoulu on ollut hankkeessa mukana sekä projektihenkilöstön että opiskelijoiden voimin, pyrkien tuottamaan ja julkaisemaan tietoa rakenteiden teknisestä toiminnasta.
Yksi tutkimuksista keskittyi ulkoseinärakenteiden kosteus- ja lämpötekniseen toimintaan. Tutkimuksessa hyödynnettiin seinärakenteisiin asennettuja antureita ja niiden mittaustuloksia noin puolentoista vuoden ajalta. Ensisijaisena tavoitteena oli selvittää, toimiiko seinärakenne kosteusteknisesti turvallisella tavalla. Sen lisäksi tutkittiin myös rakennuksen korkeuden, asemoinnin ja tuulen vaikutusta seinärakenteen lämpö- ja kosteustekniseen toimintaan.
Kosteustekninen toiminta
Jotta rakennus täyttäisi maankäyttö- ja rakennuslain mukaiset terveellisyyden, turvallisuuden ja käyttökelpoisuuden vaatimukset, on rakenteiden kosteustekninen toiminta ensiarvoisen tärkeää. VTT:n ja TTY:n kehittämä Suomalainen homemalli lienee tällä hetkellä paras työkalu, kun pyritään laskennallisesti arvioimaan kosteus- ja mikrobivaurion riskiä. Lighthouse Joensuun mittalaitteista saadut tulokset analysoitiin Suomalaisen homemallin materiaalikohtaisia raja-arvoja ja valmista Excel-laskentapohjaa hyödyntäen. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta ulkoseinärakenteen toimivan turvallisella ja suunnitellulla tavalla.
Ennustetun ilmastonmuutoksen vuoksi rakenteiden toimintaa tulisi kuitenkin seurata ja tarkastella pidemmällä aikavälillä. Vaikka mittauksia suoritettaisiin vuosien ajan nykyisissä olosuhteissa, eivät ne suoraan kerro rakenteiden toiminnasta tulevaisuuden muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa. Täytyy myös huomioida, että mittaustulokset suhteellisen lyhyeltä ajanjaksolta eivät todennäköisesti edusta olosuhdevaihteluiden ääripäätä, eli niin sanottuja kriittisten testivuosien olosuhteita, joita rakenteiden kosteusteknisen toiminnan laskennallisissa tarkasteluissa suositellaan käytettäväksi. Lisätutkimuksia siis tarvitaan, jotta suunnittelua ja rakenteita voidaan kehittää kestämään tulevaisuuden kasvavat kosteusrasitukset.
Rakennuksen korkeus, tuuli ja asemointi vaikuttavat rakenteiden toimintaan
Myös rakennuksen asemoinnilla on merkitystä rakenteiden toiminnan kannalta, sillä aurinko ja tuuli, sekä tuulen mukanaan tuoma viistosade aiheuttavat rasituksia seinärakenteille erityisesti korkeissa rakennuksissa. Asemoinnissa ja suunnittelussa tulisi huomioida ilmansuuntien lisäksi ympäröivä maasto, vesistöt ja muut rakennukset, joilla voi olla merkittävä vaikutus rakennuksen ympärille muodostuvaan mikroilmastoon. Lighthouse Joensuun tapauksessa etelälounaan suuntaiseen seinään kohdistui tuuli noin kaksinkertaisen ajan vastakkaiseen seinään verrattuna. Eteläinen seinä altistuu myös auringonpaisteelle, jonka lämmittävä vaikutus on selvästi mitattavissa myös seinärakenteen sisemmistä rakennekerroksista.
Kerrosten lämpötilaeroja mittaamalla saattoi tehdä havaintoja savupiippuvaikutuksesta, sillä ilmiön johdosta lämmin ilma kohoaa ylös, kylmemmän ilman painuessa rakennuksen alaosiin. Savupiippuvaikutus muuttaa rakennuksen painesuhteita ja voi joissakin tapauksissa aiheuttaa haitallisia ilmavuotoja, joten hyvään ilmatiiviyteen on syytä kiinnittää huomiota suunnitteluvaiheen lisäksi myös toteutuksen aikana. Myös tuulen jäähdyttävä vaikutus oli tulosten perusteella havaittavissa, mutta koska seinärakenteen lämpötilaan vaikuttaa yhtäaikaisesti useampi tekijä, on yhden tekijän erottaminen ja sen vaikutuksen tarkka mittaaminen hankalaa.
Tässä tutkimuskohteessa mikään edellä mainituista havainnoista ja ilmiöistä ei vaaranna ulkoseinärakenteen turvallista toimintaa, mutta koska olosuhteiden odotetaan muuttuvan, tulee erilaisten rakenteiden toimintaa seurata ja käyttää opittuja tietoja uusien rakennusten suunnittelun tukena.
Artikkeli perustuu kirjoittajan opinnäytetyöhön Puukerrostalon ulkoseinien rakennusfysikaalinen toiminta (Karelia-ammattikorkeakoulu, Rakennustekniikan koulutus 2021).
Kirjoittaja:
Riku Hirvonen, projektisuunnittelija, Karelia-ammattikorkeakoulu