Vähähiilinen betoni asuinrakennuksen hiilijalanjäljen pienentämisen keinona ja sen vaikutukset kustannuksiin
Törrönen, Rasmus (2023)
2023
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
2023-11-14
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202310188901
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202310188901
Tiivistelmä
Vähähiilisen rakennuksen kannalta on olennaista, että rakennuksen hiilijalanjälki arvioidaan jo rakennushankkeen suunnitteluvaiheessa. Merkittävin osuus rakennuksen elinkaaren kokonaispäästöistä muodostuu tuotesidonnaisista ja käyttösidonnaisista päästöistä. Käyttösidonnaisilla päästöillä tarkoitetaan rakennuksen käytön aikaisia, pääasiassa energian kulutuksesta syntyviä päästöjä. Viime vuosikymmenten aikana näitä päästöjä on onnistuttu pienentämään rakennusten energiatehokkuuden avulla. Lisäksi energiamuotojen on ennustettu muuttuvan yhä vähähiilisemmiksi tulevaisuudessa, mikä pienentää käyttösidonnaisia päästöjä entisestään. Tämän seurauksena rakennuksen tuotesidonnaisista päästöistä, eli rakennusmateriaalien ja rakennusosien valmistuksesta syntyvistä päästöistä, on muodostumassa merkittävin osuus rakennuksen elinkaaren aikaisista päästöistä. Rakennuksen tuotesidonnaisia päästöjä on mahdollista pienentää esimerkiksi vähähiilisten rakennusmateriaalien tai -ratkaisujen avulla.
Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää vähähiilisten rakenneratkaisujen kustannustehokkuuksia. Työssä keskityttiin etenkin vähähiilisen betonin käytön vaikutuksiin rakennuksen kokonaispäästöihin ja materiaalikustannuksiin. Mitä suurempi oli ratkaisun tuoma päästövähennys suhteessa syntyviin lisäkustannuksiin, sitä kustannustehokkaampi ratkaisu oli kyseessä. Työ toteutettiin kahdessa osassa: kirjallisuusselvityksenä sekä tapaustutkimuksena. Kirjallisuusselvityksessä pohjustettiin tapaustutkimusta perehtymällä vähähiiliseen rakentamiseen ja rakennuksen hiilijalanjäljen määrittämisen teoriaan. Tapaustutkimuksen laskennallisessa osuudessa laskennan kohteelle toteutettiin useita laskentavariaatioita, ja selvitettiin erilaisten rakenneratkaisujen vaikutuksia rakennuksen kokonaishiilijalanjälkeen sekä materiaalien kokonaiskustannuksiin. Laskennallisessa osuudessa hyödynnettiin tutkimuksen ohella toteutettua laskentapohjaa sekä One Click LCA elinkaariarviointiohjelmistoa.
Kustannustehokkuuden näkökulmasta vähähiilistä betonia on kannattavinta käyttää rakenteissa ja rakennusosissa, jotka sisältävät paljon betonia. Laskennan kohteen osalta tällaisia rakennusosia olivat paikallavaluvälipohjat, niiden koostuessa lähes pelkästään betonista. Tutkimuksessa kävi ilmi, että betonin vähähiilisyysluokan pienentyessä, sen kustannustehokkuus laskee. Tämä tarkoittaa sitä, että saman päästövähennyksen saavuttamiseksi on kustannustehokkaampaa hyödyntää esimerkiksi GWP.85 luokan betonia laajemmalla alueella kuin GWP.70 luokan betonia kohdistetusti pienemmällä alueella.
Prosentuaalisesti verrattuna useimpien tutkimuksessa käsiteltyjen päästövähennyskeinojen avulla saavutetut päästövähennykset olivat suurempia kuin niistä aiheutuneet lisäkustannukset. Lisäksi tutkimuksessa kävi ilmi, että tietyillä valinnoilla oli mahdollista saavuttaa suurempi päästövähennys pienemmillä lisäkustannuksilla. Joissain tapauksissa päästöjen pienentyessä myös materiaalikustannukset pienenivät. Tästä syystä rakenneratkaisuja valittaessa on tärkeää vertailla vähähiilisyyttä ja kustannuksia yhtäaikaisesti. Tällä tavoin on mahdollista optimoida sekä rakennuksen päästöt, että materiaalikustannukset.
Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää vähähiilisten rakenneratkaisujen kustannustehokkuuksia. Työssä keskityttiin etenkin vähähiilisen betonin käytön vaikutuksiin rakennuksen kokonaispäästöihin ja materiaalikustannuksiin. Mitä suurempi oli ratkaisun tuoma päästövähennys suhteessa syntyviin lisäkustannuksiin, sitä kustannustehokkaampi ratkaisu oli kyseessä. Työ toteutettiin kahdessa osassa: kirjallisuusselvityksenä sekä tapaustutkimuksena. Kirjallisuusselvityksessä pohjustettiin tapaustutkimusta perehtymällä vähähiiliseen rakentamiseen ja rakennuksen hiilijalanjäljen määrittämisen teoriaan. Tapaustutkimuksen laskennallisessa osuudessa laskennan kohteelle toteutettiin useita laskentavariaatioita, ja selvitettiin erilaisten rakenneratkaisujen vaikutuksia rakennuksen kokonaishiilijalanjälkeen sekä materiaalien kokonaiskustannuksiin. Laskennallisessa osuudessa hyödynnettiin tutkimuksen ohella toteutettua laskentapohjaa sekä One Click LCA elinkaariarviointiohjelmistoa.
Kustannustehokkuuden näkökulmasta vähähiilistä betonia on kannattavinta käyttää rakenteissa ja rakennusosissa, jotka sisältävät paljon betonia. Laskennan kohteen osalta tällaisia rakennusosia olivat paikallavaluvälipohjat, niiden koostuessa lähes pelkästään betonista. Tutkimuksessa kävi ilmi, että betonin vähähiilisyysluokan pienentyessä, sen kustannustehokkuus laskee. Tämä tarkoittaa sitä, että saman päästövähennyksen saavuttamiseksi on kustannustehokkaampaa hyödyntää esimerkiksi GWP.85 luokan betonia laajemmalla alueella kuin GWP.70 luokan betonia kohdistetusti pienemmällä alueella.
Prosentuaalisesti verrattuna useimpien tutkimuksessa käsiteltyjen päästövähennyskeinojen avulla saavutetut päästövähennykset olivat suurempia kuin niistä aiheutuneet lisäkustannukset. Lisäksi tutkimuksessa kävi ilmi, että tietyillä valinnoilla oli mahdollista saavuttaa suurempi päästövähennys pienemmillä lisäkustannuksilla. Joissain tapauksissa päästöjen pienentyessä myös materiaalikustannukset pienenivät. Tästä syystä rakenneratkaisuja valittaessa on tärkeää vertailla vähähiilisyyttä ja kustannuksia yhtäaikaisesti. Tällä tavoin on mahdollista optimoida sekä rakennuksen päästöt, että materiaalikustannukset.