Rakenteellisen energiatehokkuuden vaikutus betoniasuinkerrostalon elinkaaren hiilijalanjälkeen

Abstract

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää rakenteellisen energiatehokkuuden vaikutus betoniasuinkerrostalon elinkaaren hiilijalanjälkeen. Rakenteellista energiatehokkuutta parantamalla saadaan pienennettyä käytönaikaista energian tarvetta, mutta samalla materiaalien valmistuksen päästöt kasvavat. Energiatehokkuuden parantamisen merkittävyyttä hiilijalanjälkeen tutkittiin case-kohteen avulla. Lisäksi pohdittiin, voitaisiinko energiatehokkuuden avulla ohjata hankkeita kohti vähähiilistä yhteiskuntaa.

Tutkimuksessa tarkasteltiin ulkoseinän, yläpohjan sekä ikkunoiden ja ovien rakennetyyppien lämmönläpäisykertoimien eli U-arvojen vaikutusta rakennuksen hiilijalanjälkeen ympäristöministeriön asetuksen 1010/2017 pykälien 24 ja 33 mukaisesti. Ensin muodostettiin case-kohteen pohjalta vertailutaso, jonka hiilijalanjäljeksi saatiin 16,46 kgCO2e/m2/a. Jokaisen muuttujan vaikutusta vertailutasoon tutkittiin yksitellen. Lopuksi tarkasteltiin tilannetta, jossa kaikkien muuttujien U-arvot ovat parannettuja. Tutkimusta varten tuli jokaiselle tilanteelle laskea myös ostoenergiankulutus, jota tarvitaan hiilijalanjälkilaskennassa. Herkkyystarkastelu tehtiin ulkoseinän ja yläpohjan rakennetyypeille, rakennuksen käyttöiälle, ulkoseinän eristemateriaalille, rakennuksen energiamuodolle sekä rakennuksen julkisivun ikkunapinta-alalle. Herkkyystarkastelu toteutettiin sekä perustasossa että tilanteessa, jossa ulkoseinän, yläpohjan sekä ikkunoiden ja ovien rakenteellista energiatehokkuutta on parannettu.

Tulosten perusteella voidaan todeta, että rakenteellisen energiatehokkuuden parantaminen U-arvon avulla pienentää vain vähän rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälkeä. Merkittävin muutos saadaan oletetun mukaisesti parantamalla jokaisen muuttujan U-arvoa, jolloin rakennuksen hiilijalanjälkeä saadaan pienennettyä vertailutasosta noin 2,3 %. Yksittäisistä rakenneosista ikkunoiden ja ovien U-arvon parantaminen on paras keino pienentää hiilijalanjälkeä, jolloin hiilijalanjälki pienenee noin 1,6 % vertailutasoon nähden.

Rakenteellista energiatehokkuutta tehokkaampia keinoja hiilijalanjäljen pienentämiseksi on käyttöiän pidentäminen sekä energiamuodon muuttaminen. Käyttöikää pidentämällä 50 vuodesta 100 vuoteen saadaan rakennuksen vuodessa syntyvä hiilijalanjälki pienenemään noin 41 %. Kuitenkin tulee ottaa huomioon, että käyttöikää pidentämällä myös rakennuksen korjaustarpeet sekä elinkaaren aikainen energiankulutus kasvavat. Energiamuodon muutoksella kaukolämmöstä maalämpöön hiilijalanjälki pienenee noin 12 %. Energiamuotoa muuttaessa rakenteellisen energiatehokkuuden parantamisen vaikutukseksi saadaan ainoastaan noin 0,3 %.

Rakennuksen ikkunapinta-alaa kasvattaessa kasvaa myös hiilijalanjälki vertailutasoa suuremmaksi. Kuitenkin ikkunoiden rakenteellista energiatehokkuutta parantamalla, saadaan hiilijalanjälkeä pienennettyä noin 3,6 %, mikä on suurin säästö suhteessa muihin tutkittaviin tekijöihin. Rakenteellisen energiatehokkuuden parantamisella voidaan pienentää hiilijalanjälkeä yli 2,5 % myös tilanteissa, joissa yläpohjan rakennetyyppiä tai ulkoseinän eristemateriaalia muutetaan.

Tutkimus on ajankohtainen, sillä ratkaisuja hiilijalanjäljen pienentämiseksi pyritään etsimään jatkuvasti. Rakenteellisen energiatehokkuuden avulla saadaan rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälkeä pienennettyä, mutta samalla materiaalien valmistuksen päästöt kasvavat, jolloin energiankulutuksen vähenemisen avulla säästettyjen päästöjen merkittävyys vähenee. Työn perusteella voitaisiin sanoa, että rakenteellisen energiatehokkuuden parantaminen kannattaa esimerkiksi ikkunapinta-alan ollessa suuri. Vähähiilisyyttä tavoiteltaessa voisikin tutkia työssä tarkastelemattomien vaihtoehtojen, kuten erilaisten rakenneratkaisujen tai ympäristöystävällisten rakennusmateriaalien vaikutusta. Lisäksi on syytä huomioida alan nopea muutos, jolloin työ ja sen avulla saadut tulokset eivät välttämättä ole ajantasaisia enää muutaman vuoden kuluttua.