Rakennusmateriaalien vaikutus kerrostalorakentamisen kasvihuonepäästöihin
Tikkanen, Tatu (2020)
2020
Rakennustekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Civil Engineering
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-11-18
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202010257466
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202010257466
Tiivistelmä
Ilmastonmuutos ja siitä johtuva ilmaston lämpeneminen ovat yksi aikamme suurimpia glo-baaleja ongelmia. Rakennusten osuus globaaleista kasvihuonepäästöistä on suuri, mutta rakentamisen pitäisi olla myös yksi tehokkaimmista sektoreista vähentää päästöjä. Kun asuinrakennuksista tehdään entistä energiatehokkaampia, materiaalipohjaisten kasvihuonepäästöjen osuus elinkaaren päästöistä kasvaa. Rakennusmateriaalien vaikutukset kasvihuonepäästöihin on oleellista tunnistaa, koska niiden vähentäminen on ratkaisevassa roolissa rakennusalan tavoitteissa kohti vähäpäästöisyyttä.
Diplomityössä tehtiin kirjallisuusselvitys ja kartoitettiin nykytilanne rakentamisen kasvihuonepäästöistä ja niiden jakautumisesta rakennushankkeessa. Kirjallisuudesta etsittiin myös keinoja päästöjen vähentämiseksi ja käsiteltiin rakennuksen vähähiilisyyden arvioinnin keinoja. Rakennusmateriaaleihin sitoutuneeseen hiileen ja kasvihuonepäästöihin perehdyttiin erityisesti kolmen yleisimmän materiaalin eli betonin, teräksen ja puun osalta. Näitä materiaaleja myös vertailtiin keskenään. Lisäksi esiteltiin keinoja rakennuksen kasvihuonepäästöjen vähentämiseksi materiaalivalinnoin.
Kerrostalorakentamisen kasvihuonepäästöjä selvitettiin mallintamalla kohdeyrityksen keskiarvoinen asuinkerrostalo hiilijalanjäljen laskentaohjelmaan. Mallinnuksen avulla haluttiin selvittää rakennuksen kasvihuonepäästöihin eniten vaikuttavat rakennusmateriaalit ja -tuotteet. Mallinnetun keskiarvoisen kerrostalon materiaalipohjaisista päästöistä valmisbetoni käsitti 24,5 % ja ontelolaatat 20,0 % kokonaishiilidioksidiekvivalentista. Kolme vaikuttavinta materiaalia, eli valmisbetoni, ontelolaatat ja betonielementtiseinät käsittivät 57,0 % materiaalipohjaisista kasvihuonepäästöistä. Mallinnuksessa betoni aiheutti toiseksi eniten (20,0 %) koko elinkaaren päästöistä, kun energia ja vesi aiheuttivat 57,6 %.
Keskiarvoisesta kerrostalosta mallinnettiin vaihtoehtoisia teoreettisia skenaarioita erilaisin materiaaliratkaisuin. Skenaarioita vertailtiin keskenään ja etsittiin mahdollisimman hyviä ratkaisuja ympäristöarvoiltaan ja kustannuksiltaan. Käyttämällä vähäpäästöistä betonia vaaka- ja pystyrakenteissa sekä perustuksissa saatiin materiaalipohjaisia kasvihuonepäästöjä vähennettyä noin 20 % tavanomaiseen betoniin verrattuna. Jos korvattiin pelkät välipohjat vähäpäästöisemmällä betonilla, vähennys oli noin 7 %. Kun verrattiin ontelolaattavälipohjaa ympäristöystävällisempään ontelolaattavälipohjaan, päästöjen vähennys oli noin 6 %. Puurunkorakenteisen mallinnuksen huomattiin vähentävän materiaalipohjaisia päästöjä noin 30 % verrattuna alkuperäiseen skenaarioon. Tulosten realistisuutta vertailtiin myös kirjallisuudessa esitettyihin tutkimuksiin.
Materiaaliperäisiin kasvihuonepäästöihin voidaan tehokkaimmin vaikuttaa aikaisin suunnitteluvaiheessa. Rakennuttajan, suunnittelijan ja materiaalitoimittajien välinen yhteistyö on oleellista, kun halutaan kevyitä, energiatehokkaita ja ympäristöystävällisiä materiaaliratkaisuja. Materiaaliperäisille kasvihuonepäästöille ei kuitenkaan tule asettaa liian korkeita päästövähennysvaatimuksia elinkaaren kasvihuonepäästöjen kustannuksella. Myöskään pelkillä rungon toimenpiteillä ei tutkimuksen perusteella päästä kohdeyrityksen tai rakennusalan päästötavoitteisiin. Aiheesta suositellaan tehtävän jatkotutkimusta ottaen huomioon diplomityöstä ulos rajatut tekijät kustannus-ympäristösuhteiden tarkemmaksi selvittämiseksi.
Diplomityössä tehtiin kirjallisuusselvitys ja kartoitettiin nykytilanne rakentamisen kasvihuonepäästöistä ja niiden jakautumisesta rakennushankkeessa. Kirjallisuudesta etsittiin myös keinoja päästöjen vähentämiseksi ja käsiteltiin rakennuksen vähähiilisyyden arvioinnin keinoja. Rakennusmateriaaleihin sitoutuneeseen hiileen ja kasvihuonepäästöihin perehdyttiin erityisesti kolmen yleisimmän materiaalin eli betonin, teräksen ja puun osalta. Näitä materiaaleja myös vertailtiin keskenään. Lisäksi esiteltiin keinoja rakennuksen kasvihuonepäästöjen vähentämiseksi materiaalivalinnoin.
Kerrostalorakentamisen kasvihuonepäästöjä selvitettiin mallintamalla kohdeyrityksen keskiarvoinen asuinkerrostalo hiilijalanjäljen laskentaohjelmaan. Mallinnuksen avulla haluttiin selvittää rakennuksen kasvihuonepäästöihin eniten vaikuttavat rakennusmateriaalit ja -tuotteet. Mallinnetun keskiarvoisen kerrostalon materiaalipohjaisista päästöistä valmisbetoni käsitti 24,5 % ja ontelolaatat 20,0 % kokonaishiilidioksidiekvivalentista. Kolme vaikuttavinta materiaalia, eli valmisbetoni, ontelolaatat ja betonielementtiseinät käsittivät 57,0 % materiaalipohjaisista kasvihuonepäästöistä. Mallinnuksessa betoni aiheutti toiseksi eniten (20,0 %) koko elinkaaren päästöistä, kun energia ja vesi aiheuttivat 57,6 %.
Keskiarvoisesta kerrostalosta mallinnettiin vaihtoehtoisia teoreettisia skenaarioita erilaisin materiaaliratkaisuin. Skenaarioita vertailtiin keskenään ja etsittiin mahdollisimman hyviä ratkaisuja ympäristöarvoiltaan ja kustannuksiltaan. Käyttämällä vähäpäästöistä betonia vaaka- ja pystyrakenteissa sekä perustuksissa saatiin materiaalipohjaisia kasvihuonepäästöjä vähennettyä noin 20 % tavanomaiseen betoniin verrattuna. Jos korvattiin pelkät välipohjat vähäpäästöisemmällä betonilla, vähennys oli noin 7 %. Kun verrattiin ontelolaattavälipohjaa ympäristöystävällisempään ontelolaattavälipohjaan, päästöjen vähennys oli noin 6 %. Puurunkorakenteisen mallinnuksen huomattiin vähentävän materiaalipohjaisia päästöjä noin 30 % verrattuna alkuperäiseen skenaarioon. Tulosten realistisuutta vertailtiin myös kirjallisuudessa esitettyihin tutkimuksiin.
Materiaaliperäisiin kasvihuonepäästöihin voidaan tehokkaimmin vaikuttaa aikaisin suunnitteluvaiheessa. Rakennuttajan, suunnittelijan ja materiaalitoimittajien välinen yhteistyö on oleellista, kun halutaan kevyitä, energiatehokkaita ja ympäristöystävällisiä materiaaliratkaisuja. Materiaaliperäisille kasvihuonepäästöille ei kuitenkaan tule asettaa liian korkeita päästövähennysvaatimuksia elinkaaren kasvihuonepäästöjen kustannuksella. Myöskään pelkillä rungon toimenpiteillä ei tutkimuksen perusteella päästä kohdeyrityksen tai rakennusalan päästötavoitteisiin. Aiheesta suositellaan tehtävän jatkotutkimusta ottaen huomioon diplomityöstä ulos rajatut tekijät kustannus-ympäristösuhteiden tarkemmaksi selvittämiseksi.