Rakennusten korjausten yhteydessä voidaan merkittävästi parantaa rakennusten energiatehokkuutta. Korjausrakentamisen rakenteellinen energiatehokkuus viittaa rakennusten ja rakenteiden korjauksen suunnittelussa ja toteutuksessa energiankulutuksen ja lämpöhäviön minimointiin. Rakenteellinen energiatehokkuus saavutetaan yleensä parantamalla rakennusten lämmöneristystä, ilmanpitävyyttä ja muita ominaisuuksia, jotka vähentävät tarvetta lämmitykselle ja jäähdytykselle. Rakenteellinen energiatehokkuus pyrkii siihen, että rakennukset toimivat energiatehokkaasti ilman jatkuvaa energiankulutuksen seurantaa ja hallintaa. [1]
Energiaa kuluu moniin eri rakennuksen toimintoihin. Näitä ovat lämmitysjärjestelmät ja jäähdytysjärjestelmät, ilmanvaihto, käyttöveden lämmitys ja sähkölaitteet. Huomattavan suuri osuus asumisen energiankulutuksesta liittyy käyttöveden ja rakennuksen lämmitykseen. Lämpöä karkaa huomattavan paljon ulkoilmaan pääasiassa rakenteista, vuotokohdista ja ilmanvaihdon mukana (Kuva 1). Tämän hukkalämmön osuus vaihtelee kiinteistön tyypin, geometrian ja rakenteiden mukaan. Ilmanvaihdon hukkalämmön osuus voi olla jopa yli 30 % rakennuksen energiankulutuksesta ja rakenteista karkaavan lämmön osuus voi olla samaa luokkaa. Näin ollen rakenteilla ja niiden eristävyydellä sekä teknologialla voidaan saavuttaa merkittäviä hyötyjä rakennuksen kokonaisenergian kulutuksen vähentämisessä. Vuonna 2022 rakennusten lämmitykseen kului 27 % Suomessa käytetystä energiasta [2]. Panostamalla energiatehokkuuteen voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä energiankulutuksessa ja ‑kustannuksissa vähentämällä rakennusten lämmitysenergian tarvetta ja hukkapäästöjä sekä edistää hiilineutraalisuustavoitteiden saavuttamista. [1]
Korjausrakentamisen lähtökohta on aina olemassa olevan rakennuksen korjaustarve. Ilman korjaustarvetta vain energiantehokkuuden parantamiseksi tehdyt korjaukset tuovat lisäkustannuksia ja ovat kalliimpia kuin korjauksen yhteydessä tehtävät toimenpiteet energiatehokkuuden parantamiseksi, jolloin niitä on helppoa ja suhteellisen edullista toteuttaa muun rakentamisen yhteydessä. Korjauksen yhteydessä on potentiaalista parantaa merkittävästi energiatehokkuutta huomioiden samalla sisäilman, kosteustekniset asiat ja turvallisuuden. Energiatehokkuuden parantamisella saavutetaan rahallisia säästöjä lämmityskustannusten vähenemisen ansiosta. Korjausrakentamisen yhteydessä tehdyt rakenteellisen energiatehokkuuden parantamistoimenpiteet lisäävät myös rakennuksen käyttöikää. Tyypillisesti esimerkiksi ulkoseinien ja talotekniikan käyttöikä on noin 50 vuotta. Kun toimenpiteet suunnitellaan energiatehokkaiksi vastaavat rakenteet mahdollisimman hyvin myös tulevien taloteknisten järjestelmien vaatimuksia. Lisäksi asumismukavuuden parantuminen voi olla merkittävää, kun kylmien pintojen määrä ja ilmavuotojen väheneminen saadaan korjausten avulla minimoitua ja vedon tunnetta vähenemään. [1] Kuvassa 1 on esitetty merkittävimmät tekijät rakenteellisen energiatehokkuuden parantamisessa.
Energiatehokkuuden parantaminen materiaalivalinnoilla
Energiatehokkuutta voidaan parantaa materiaalivalinnoilla korjausrakentamisessa monin eri tavoin. Ensisijainen painopiste tulisi asettaa rakennuksen kuoreen, kuten yläpohjan, alapohjan ja ulkoseinien lämmöneristykseen, ikkunoihin ja oviin sekä vaipan ilmanpitävyyteen, koska näillä osilla on suurin vaikutus energiatehokkuuteen. Lisäeristystä voidaan toteuttaa joko eristepaksuutta kasvattamalla tai vanhojen eristeiden vaihdolla. Ilmatiivis ulkovaippa estää lämpöhäviön syntymistä ja pienentää lämmitykseen käytettävän energian määrää. Edellä kuvatut passiiviset energiansäästötavat ovat helppoja ylläpitää rakennuksen koko elinkaaren ajan. Ne ovat myös käyttäjäystävällisiä, sillä ne eivät vaadi jatkuvia säätötoimenpiteitä. Monesti tätä passiivista energiatehokkuutta rakenteissa, ikkunoissa ja ovissa saadaan parannettua tasolle, joka ylittää vaaditut määräykset. Määräysten tason ylittäviä korjauksia voi olla perusteltua tehdä, sillä korjaukset tai parannukset ovat kustannustehokkaampia tehdä kerralla kunnolla ja laajemmin energiansäästön saavuttamiseksi. [1]
Eri rakenteiden lämmönläpäisykerroin eli U-arvo kertoo rakenteiden läpi siirtyvää lämpövirtaa vakio-olosuhteissa. Lämmönläpäisykertoimen yksikkö on watti kelviniä ja neliömetriä kohti eli W/m^2K ja sen avulla pystytään vertailemaan eri materiaalien ja rakenteiden lämmöneristävyyttä. Erilaisille rakenteille on määritelty oma U-arvonsa ja tämän arvon tulisi olla mahdollisimman pieni lämpöhäviön minimoimiseksi. [1]
Lisäeristämisen avulla voidaan vähentää lämpöhäviötä yläpohjassa, alapohjassa ja ulkoseinissä. Lisälämmöneristykseen ei ole olemassa yleispäteviä ohjeita, vaan ratkaisuja on monia ja lisäeristysratkaisun toimivuus on tapauskohtaisesti asiantuntijan kanssa suunniteltava. Yleisesti korjausrakentamisen lisäeristys toteutetaan lisäämällä rakenteisiin lisäeristyskerros, joka lisää rakenteiden kokonaispaksuutta tai vaihtamalla vanhoja eristekerroksia uusiin, aiempia paremman eristyskyvyn omaaviin materiaalein. Usein ulkoseinien merkitys eristyksessä on suurin, koska niiden kokonaispinta-ala on isoin suhteessa ala- ja yläpohjaan. Myös yläpohjan lisäeristäminen on merkittävä toimenpide sen laajuuden ja usein myös sen helppouden vuoksi. Varsinkin pientaloissa saavutetaan merkittävää hyötyä, sillä yläpohjan pinta-ala ei ole merkittävästi ulkoseiniä pienempi. Yläpohjan lämmöneristyksessä tulee kiinnittää huomiota myös paloturvallisuuteen, varsinkin kun eristystä lisätään savupiipun läheisyydessä, jolloin lämpötilat rakenteissa voivat nousta aiempaa huomattavasti korkeammiksi. Alapohjan lisäeristys suositellaan tehtäväksi muun alapohjan korjaustarpeen, esimerkiksi putkiremontin yhteydessä. [1]
Korjausrakentamisessa yleisimmin käytetyt lisäeristysmateriaalit ovat esimerkiksi lasi- ja kivivillapohjaiset eristeet, puukuitueristeet, solupolystyreenieristeet sekä suulakepuristetut polystyreenieristeet. Näiden materiaalien U-arvot ovat yleisesti välillä 0,03–0,04 W/m^2K ja puukuituisilla eristeillä välillä 0,037–0,050 W/m^2K2 . Lisäeristämisessä on kuitenkin huomioitava, että eristystason paksuuden kasvaessa ei saavuteta rajaansa enempää lisähyötyjä eristyskerroksen paksuutta entisestään kasvattamalla. Liian paksu eristys voi heikentää lämmön haihtumista kesäisin, joka mahdollisesti aiheuttaa rakennuksen viilennyskustannusten huomattavaa nousua, sillä eristetyt rakenteet eristävät liian hyvin ja rakenteet kuumenevat entisestään. Myös muut rakennusfysikaaliset vaikutukset tulee huomioida, kuten ääneneristys, paloturvallisuus, rakenteiden tuulettuvuus sekä eristeen sisäinen konvektio. [1]
Ikkunoilla on suuresti vaikutusta lämmöneristävyyteen. Ikkunoiden lasirakennevaihtoehtojen määrä on kasvanut kaksilasisesta kolme- ja neljälasisiin malleihin. Kolmi- tai kaksoislasisien ikkunoiden, joissa on lisäksi eristävä kaasu täytteenä, lämmöneristävyys on merkittävästi parempi 20 vuoden takaisiin laseihin verrattuna. [1] Nykyään parhaimman energialuokan ikkunat ovat energiatehokkaampia kuin 1960-luvun talojen seinärakenteet [3].
Ovien merkitys on energiatehokkuuden parantamisessa huomattavasti vähäisempi kuin ikkunoiden. Ovien kokonaispinta-ala on pieni ja niiden eristävyys on ikkunoita parempi. Merkittävimpiä huomioita ovien energiatehokkuuden parantamisessa on ovien, tiivisteiden ja ovipumppujen huolto sekä kieroutumisen tarkkailu, jotta ilmavuotoja ei pääse syntymään. Ikkunoiden ja ovien tiivistäminen on avainasemassa ilmavuotojen minimoimisessa. Huolella tiivistetyt ovet ja ikkunat vähentävät merkittävästi energiahukkaa. Säännöllisellä tiivisteiden vaihdolla ehkäistään uusien ilmavuotojen syntyminen, kun kovettuneet tiivisteet vaihdetaan uusiin. Oikein asennetuilla ja tiivistetyillä rakenteilla saadaan usein apu asunnon vedontunteen vähenemiseen, sillä ilmanpitävät rakenteet estävät talvella lämpimän ilman pääsyn rakennuksen ulkopuolelle ja kylmän ilman pääsyn rakennuksen sisälle hallitsemattomasti. [1]
Jäähdytykseen käytettyä energiaa voidaan säästää rakenteellisesti ikkunoiden läheisyyteen julkisivuihin sijoitetuilla varjostimilla ja ikkunapinnoitteilla, jotka estävät auringon lämpösäteilyn siirtymistä sisätiloihin. Ikkunoille määritetty G-arvo kertoo ikkunan auringonsäteilyn kokonaisläpäisykertoimen, eli kuinka suuri määrä auringonsäteilystä lämmittää huonetilaa [3]. Ikkunoiden G-arvoa voidaan parantaa erilaisin ulkolasin pinnoitustekniikoin, jolla osa auringon infrapunasäteilystä saadaan heijastettua takaisin, eivätkä ne siirry lasin läpi. Pinnoituksen avulla vähennetään asuntojen ylikuumentumista kesähelteillä. Ikkunoiden pinnoittamisen lisäksi auringon suojauksen kattavuus ja peittävyys tulee maksimoida siellä missä tämä on mahdollista ja järkevää toteuttaa. [1]
Kaiken kaikkiaan materiaalivalinnoilla on suuri merkitys rakennuksen energiatehokkuuteen, ja ne voivat vaikuttaa merkittävästi rakennuksen lämmitys- ja jäähdytystarpeisiin sekä ympäristövaikutuksiin. Tästä syystä materiaalivalintoja tulisi harkita huolellisesti energiatehokkaiden ja kestävien rakennusratkaisujen saavuttamiseksi. Samalla on myös tärkeää muistaa, että energiatehokkuuden parantaminen ei ole käytännössä mahdollista kaikkien rakenteiden osalta. Korjausrakentamisen energiatehokkuuden parantaminen on kokonaisuus, jossa tulisi välttää osaoptimointia. Yhden materiaalin tai tuotteen osaoptimoinnilla ei saavuteta yksinään ratkaisuja energiatehokkuuteen, vaan toimiva ratkaisu saavutetaan hyvällä suunnittelulla, toteutuksella ja ylläpidolla. Kokonaisuuden hahmottaminen tuottaa korjausrakentamisen energiatehokkuudessa parhaimmat ratkaisut. Myöskään kaikkia rakennusten osia ei ole aina taloudellisesti järkevää päivittää tai parantaa energiatehokkuuden näkökulmasta, joten on tärkeää keskittyä niihin osiin, joissa se on mahdollista ja tuottaa suurimmat hyödyt. [1]
Rakenteellisen energiatehokkuuden parantaminen käytännössä
Energiaremontit on hyvä pyrkiä aina ajoittamaan kiinteistön muiden remonttien yhteyteen. Korjausrakentamisen yhteydessä tehdyt energiatehokkuuden parannustoimenpiteet ovat yleensä aina kustannustehokkaampia toteuttaa korjausten yhteydessä. Koska korjausrakentamisen perustana on korjaustarve, tehdään korjausrakentamista tyypillisesti osakorjauksina. [1] Kustannusten säästämiseksi ja energiatehokkuuden parantamiseksi osakorjausten suunnittelussa tulisi kiinnittää huomiota pitkän aikavälin suunnitteluun, ennakointiin ja erityisesti kokonaisuuden hallintaan, sillä kiinteistö on rakennustekninen kokonaisuus. Esimerkiksi julkisivuremontin yhteydessä ulkoseinän lisälämmöneristyksen parantaminen eristepaksuutta lisäämällä sekä ikkunoiden vaihto on perusteltua tehdä samanaikaisesti, koska samalla saadaan arkkitehtuurisesti kasvatettua ikkunan karmin paksuutta, jolloin mittasuhteet rakennuksessa säilyvät. Myös varausten tekeminen tulevaisuutta varten osana pitkän aikavälin suunnittelua on kustannustehokasta. Esimerkiksi taloyhtiössä on hyvä tehdä varaukset vesikatolle mahdollista tulevaisuuden aurinkoenergiajärjestelmää varten, jotta mahdollinen asennus tulevaisuudessa onnistuu ilman merkittäviä lisätoimenpiteitä. [4]
Energiaremontti on kiinteistöjen päästöjen ja käyttökulujen pienentämiseen tähtäävää korjausrakentamista. Energiatehokkuuden parantaminen korjausrakentamisessa voi lisätä korjausten kustannuksia, mutta sen avulla säästää energia- ja ylläpitokustannuksia pitkällä aikavälillä. [1] Rakenteellisen energiatehokkuuden parantamisesta aiheutuneet kustannukset saadaan pidemmällä tarkasteluvälillä maksettua pienentyneillä energiakustannuksilla ja suhteellisen lyhyellä takaisinmaksuajalla. Rakenteellisen energiatehokkuuden parantaminen ja sen vaikutusten arviointi on keskeisin asia, kun arvioidaan hankkeesta saatuja hyötyjä, ylläpidon energiakustannussäästöjä ja investointikustannuksia. [5] Lisäksi energiatehokkuuden parantaminen lisää asukkaiden asumismukavuutta ja vähentää vedon tunnetta. Energiansäästöremontit ja korjaukset voivat vaikuttaa myös kiinteistön arvoon positiivisesti. [1]
Korjausrakentaminen on useimmiten aina vähäpäästöisempää ja ympäristöä vähemmän kuormittavaa verrattuna uudisrakentamiseen. Uudisrakentamisen suurimmat päästöt syntyvät uusien materiaalien käytöstä, vaikka rakenteissa käytettäisiinkin hiiltä sitovaa puumateriaalia kompensoimaan materiaalipäästöjä. Garriga ym. [6] havaitsi tutkimuksessaan, että korjausrakentamisella voidaan saavuttaa jopa 60 % vähennys asuinalueen hiilijalanjälkeen ja tehokkain keino oli rakenteellisen energiatehokkuuden ja talotekniikan parantamisessa. Rakenteellisella energiatehokkuuden parantamisella talven energiakulutuspiikkejä voidaan pienentää merkittävästi, kun energiaa tarvitaan yksinkertaisesti vähemmän. [4]
Päästöjen vähentämisessä on hyvä huomioida tulevaisuudessa energiatuotannon päästöjen ennustettu lasku, joka vähentää olemassa olevien rakennusten lämmitysenergian päästöjä. Tämän myötä uudisrakentamisen päästöillä on aina vain suurempi merkitys rakentamisen kokonaispäästöissä, joten korjausrakentamisen lisääminen ja purkavan uudisrakentamisen vähentäminen ovat merkittäviä toimenpiteitä, joilla saavutetaan suuria päästövähennyksiä tulevaisuudessa. [7] Kuitenkaan pelkkien päästöjen arviointi ja vähentäminen ei riitä, vaan myös ostetun energian kustannukset tulee huomioida, koska ne vaikuttavat kokonaisuuteen. Rakenteellisen energiatehokkuuden parantaminen vähentää ostetun energian tarvetta ja sitä kautta vähentää rakennuksen käytön aikaisia kustannuksia.
Hyvällä suunnittelulla pitkäaikaisia hyötyjä
Korjausrakentamisen suunnittelulla voidaan optimoida rakenteellinen energiatehokkuus ja kustannustavoitteet. Tavoitteena on saavuttaa erinomainen energiatehokkuus mahdollisimman pienillä kustannuksilla, ja perinteiset vertailumenetelmät eivät aina tuota parhaita tuloksia, koska vaihtoehtoja on valtavasti. Monitavoiteoptimointi on tehokas keino valita parhaat korjausrakentamisen ratkaisut erityisesti suunnittelun alkuvaiheessa. Rakennuksissa on monia optimoitavia muuttujia. Esimerkiksi ikkunoiden peruskorjauksessa vaihtoehtoja on 5, ulkoseinien peruskorjauksessa 10 ja aurinkopaneeleiden pinta-alavaihtoehtoja on jo itsessään 100. Aurinkopaneelivaihtoehtojen lukumäärä on suuri, kun huomioidaan, että asennus voidaan tehdä eri paneelimäärillä, eri tehoisilla paneeleilla, eri valmistajien paneeleilla, erikokoisilla inverttereillä ja vieläpä eri asennuskulmiin. Muuttujien eri yhdistelemillä peruskorjausvaihtoehtojen lukumäärä on jopa 100 000 000 000. [8] Näin ollen asiantuntevalla ja ennakoivalla korjausrakentamisen suunnittelulla saadaan merkittäviä kustannussäästöjä ja energiasäästöjä, kun korjaus toteutetaan optimoidulla tavalla.
Esimerkiksi 1970-luvun kerrostalokohteessa ulkoseinien lisälämmöneristämisellä, jossa lisäeristyksen paksuus on yli 10 cm, voidaan saavuttaa n. 5–10 % säästö lämmitysenergiassa. Yläpohjan lisälämmöneristämisellä säästö lämmitysenergiassa on arviolta 2–6 %. Rakenteellisesti merkittävin hyöty voidaan saavuttaa ikkunoiden uusimisella, joka toi säästöä lämmitysenergiassa 5–15 %. Huomioitavaa on, että rakenteellisten energianparannusten lisäksi erittäin merkittävä 10–30 % säästö lämmitysenergiassa saadaan ilmanvaihdon uudistamisella koneelliseksi tulo−poisto-järjestelmäksi lämmöntalteenotolla sekä 30–50 % säästö lämmitysenergiassa poistoilman lämmöntalteenotolla lämpöpumppujärjestelmällä. Kuitenkaan rakenteellisen eristävyyden merkitystä ei tule aliarvioida ja rakenteellisten vuotojen korjaaminen parantaa huomattavasti energiatehokkuutta. [9] Ilmatiivis ja eristetty rakennus edesauttaa kiinteistön talotekniikan toimivuutta ja mahdollistaa tehokkaammat energiansäästöprosessit talotekniikan avulla. Kiinteistöihin voidaan lisäeristyksen ja ilmavuotojen vähenemisen myötä asentaa tehotarpeiltaan pienempää talotekniikkaa ja sitä kautta säästää rahaa myös laitehankinnoissa. [1]
Lähteet:
- Ojanen ym. 2017. Rakenteellinen energiatehokkuus korjausrakentamisessa. Saatavilla: https://www.motiva.fi/files/15180/Rakenteellinen_energiatehokkuus_korjausrakentamisessa.pdf [Viitattu 11.10.2023]
- Tilastokeskus 2023. Suomen virallinen tilasto (SVT). Energian hankinta ja kulutus. Saatavilla: https://www.stat.fi/julkaisu/cl8lnt36ar51h0duts69hbekz [Viitattu 10.10.2023]
- Motiva 2023. Ikkunoiden energialuokitus. Saatavilla: https://www.motiva.fi/koti_ja_asuminen/rakentaminen/ikkunoiden_energialuokitus/ikkunoiden_energiatehokkuus [Viitattu 19.10.2023]
- Eristeteollisuus 2023. EPBD – Pakkoremontti vai investointi tulevaisuuteen. Webinaari 17.10.2023. ”Pakkoremontin” sijaan hyötyjä kiinteistön omistajalle. Saatavilla: https://www.mediaserver.fi/live/investointi-tulevaisuuteen# [Viitattu 18.10.2023]
- Micropolis 2019. Energiatehokkuuden parantamisvaihtoehtojen taloudellisuus. Vähähiilisen rakentamisen mahdollisuudet kunnissa – Seminaari 19.3.2019. Saatavilla: https://www.syke.fi/fi-FI/Tutkimus__kehittaminen/Tutkimus_ja_kehittamishankkeet /Hankkeet/Elinvoimaa_PohjoisPohjanmaalle_vahahiilisilla_ja_resurssiviisailla_ratkaisuilla__VARE/Vahahiilisen_rakentamisen_mahdollisuudet(49911) [Viitattu 20.10.2023]
- Garriga S.M., Dabbagh M. & Krarti M. 2020. Optimal carbon-neutral retrofit of residential communities in Barcelona, Spain. Energy and Buildings, Vol. 208. Saatavilla: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2019.109651
- Rakennuslehti 2023. Energiatuotannon päästöjen ennustetaan romahtavan, energiatehokkuudella ei enää saa kiinni purkavan uudisrakentamisen hiilipiikkiä Saatavilla: (https://www.rakennuslehti.fi/2023/10/energiantuotannon-paastojen-ennustetaan-romahtavan-energiatehokkuudella-ei-enaa-saa-kiinni-purkavan-uudisrakentamisen-hiilipiikkia/) [Viitattu 19.10.2023]
- One Click LCA 2017. Rakennusten energiainvestointien monitavoiteoptimointi, Granlund Consulting. Saatavilla: https://www.oneclicklca.com/wp-content/uploads/2017/01/Rakennusten-energiaoptimointi_14022017.pdf [Viitattu 20.10.2023]
- Motiva 2023. Korjaushankkeet ja energiatehokkuuden huomioiminen. Saatavilla: https://www.motiva.fi/koti_ja_asuminen/taloyhtiot_-_yhdessa_energiatehokkaasti/korjaushankkeet_ja_energiatehokkuuden_huomioiminen [Viitattu 12.10.2023]
Kirjoittajat:
Beata Rantaeskola, Jarmo Mäkelä, Tero Leppänen ja Pinja Kasvio, Welado Oy
Tämä artikkeli on tuotettu osana Karelia-ammattikorkeakoulun Vähähiilinen ja energiatehokas korjausrakentaminen EAKR-projektin toimenpiteitä. Projektin tavoitteena on tuottaa uuttaa tietoa ja menetelmiä vähäpäästöiseen, energiatehokkaaseen sekä rakentamisen kiertotaloutta edistävään korjausrakentamiseen. Tutkimus- ja kehittämisprojektin rahoituksesta vastaa Etelä-Savon Elinkeino-, Liikenne- ja Ympäristökeskus EAKR-ohjelmasta.
Artikkelikuva: Freepik