Optimoidun hiilijalanjäljen vaikutus rakentamisen kustannuksiin

Abstract

Suomessa kulutetusta energiasta lähes 40% aiheutuu rakennetusta ympäristöstä. Rakennukset aiheuttavat yli 30% Suomen hiilidioksidipäästöistä. Valtaosa päästöistä syntyy kiinteistöjen lämmittämisestä, jäähdyttämisestä ja sähkön käytöstä. Rakennetun ympäristön osalta noin 10% päästöistä johtuu rakentamisesta ja rakennusmateriaaleista. Kuitenkin suhteellinen osuus rakentamisesta ja rakennusmateriaalien aiheuttamista päästöistä voi tulevaisuudessa nousta, sillä uudisrakentamisessa tuotetut talot kuluttavat entistä vähemmän energiaa. Lisäksi käytönaikaisille päästöille on asetettu vähentämistavoitteita, joten rakentamisen ja rakennusmateriaalien merkitys kasvaa, mitä enemmän käytönaikaisia päästöjä säädellään.

Tutkimuksen taustoittamiseksi selvitettiin rakentamisesta aiheutuvia kustannuksia ja hiilidioksidipäästöjä. Yleisellä tasolla selvitettiin kustannusten jakautumista rakennushankkeessa, ja hiilidioksidipäästöjen aiheuttajat. Lisäksi kirjallisuustutkimuksessa selvitettiin suurimpia esteitä vähähiiliselle rakentamiselle ja vähähiilisen rakentamisen vaikutuksia rakentamisen kustannuksiin. Teoriaosuudessa tarkasteltiin hiilijalanjäljen laskentaa yleisesti ja perehdyttiin laskennan kohteeseen ja toteutukseen.

Rakennuksen hiilijalanjäljen optimoimisen vaikutusta rakentamisen kustannuksiin selvitettiin laskemalla kerrostalokohteen hiilidioksidipäästöt One Click LCA- ohjelmalla. Laskennassa selvitettiin suurimpia hiilidioksidipäästöjä tuottavia materiaaleja. Näiden perusteella luotiin kaksi vaihtoehtoista kerrostaloratkaisua, jossa hiilidioksidipäästöjä on optimoitu merkittävästi ja toisessa vaihtoehdossa maltillisemmin. Vaihtoehtoisten kerrostalojen hiilidioksidipäästöt laskettiin ja näin saatiin kolmen vaihtoehdon hiilidioksidipäästöt. Kustannuslaskenta suoritettiin One Click LCA –ohjelman lisäosalla, jossa on mahdollisuus laskea rakennushankkeen elinkaarikustannukset. Laskennan tulokseksi saatiin kolmen erilaisen kerrostalon hiilidioksidipäästöjen laskennat ja elinkaarikustannukset. Tulosten vertailun jälkeen selvitettiin, mitkä materiaali- ja rakennusosavaihdokset tuottivat merkittäviä muutoksia hiilidioksidipäästöihin ja kustannuksiin.

Laskenta suoritettiin betonielementtirunkoiselle kerrostalolle, jonka välipohjat olivat paikalla valettuja ja julkisivussa oli tiiliverhous. Vaihtoehdossa B, betonirungon tilalle vaihdettiin CLT-elementit ja tiiliverhous korvattiin puuverhouksella. Vaihtoehdossa C betoniset paikallavaletut välipohjat vaihdettiin ontelolaattoihin ja tiiliverhouksen tilalla käytetiin puuverhousta. Lisäksi betoni ja teräs korvattiin vähähiilisellä betonilla ja teräksellä.

CLT-runkoisen kerrostalon hiilidioksidipäästöt olivat selkeästi pienemmät kuin betonirunkoisen, mutta elinkaarikustannukset olivat noin 30% suuremmat. Ontelolaattojen käyttö paikalla valettujen betoniholvien tilalla vähensi hiilidioksidipäästöjä 53 t CO2e, mutta lisäsi kustannuksia noin 10%. Ainoastaan tiiliverhouksen vaihtaminen puuverhoiluun aiheutti niin hiilidioksidipäästöissä kuin kustannuksissakin laskua. Vähähiilisen betonin ja teräksen käyttö aiheutti noin 80 t CO2e vähemmän hiilidioksidipäästöjä, mutta kustannustietoa ei edellä mainituista materiaaleista saatu. Lisäksi tulokseksi saatiin, että runko materiaalin valinta on keskeinen tekijä hiilidioksidipäästöjen ja kustannusten aiheuttajista.

Almost 40 % of energy used in Finland is due to built environment. Buildings cause over 30 % of carbondioxide emissions in Finland. Majority of emissions is due to warming and cooling of buildings and usage of electricity. Building and construction materials cause 10% of total emissions of built environment. However, relative percentage of emissions caused by building and construction materials could increase in the future because new buildings consume less energy. In addition, there have been made rules that aim for decreasing energy usage in new buildings. Ergo, significance of building and building materials are increasing simultaneously with tighter rules to restrict emissions during usage.

To provide a background for this research, costs and emissions due to building was introduced in general. It was described how costs divide in construction project and which factors cause the highest carbondioxide emissions. Furthermore, the most significant obstacles for low-carbon buildings and effects of carbon reduction to building costs. In the theory section, calculations concerning carbon-footprint was introduced in general as well as building of calculations in this study.

Effects of optimized carbon footprint on construction costs was evaluated by calculating the carbondioxide emissions using One click LCA –program. Further, this study clarified the materials causing the highest carbondioxide emissions. Based on previously mentioned, two alternative block of flats scenario were created with different amount of low-carbon solutions used for building material. Construction cost were calculated with One Click LCA add on which enable to calculate life cycle costs construction project. The results were calculations of carbondioxide emissions and life cycle costs in three different scenario. Based on calculations, the most significant material changes related to carbondioxide emissions and costs were figured out.

Scenario A consisted of precast concrete frame and concrete floors and brick frontage. Scenario B had wooden frontage and clt-elements were used instead of concrete frame. Scenario C had also wooden frontage and concrete floors were replaced by voided slaps. In addition, concrete and steel were replaced low-carbon concrete and steel.

Carbondioxide emissions were significantly lower when using CLT-elements compared to concrete frame. However, life cycle costs were 30 % higher. The carbondioxide emissions were decreased 53 ton CO2e when replacing concrete floors with voided slaps. The costs were circa 10 % higher. Only use of wooden frontage instead of brick frontage decreased carbondioxide emissions and costs. Use of low-carbon steel and concrete decreased carbondioxide emissions by 80 ton CO2e, but the information of costs were not available. Furthermore, the results indicates that the material used in frame is essential factor when considering carbondioxide emissions and construction costs.