Puu- ja betonikerrostalojen runkorakenteiden vähähiilisyys ja kustannukset
Laitinen, Miika (2024)
2024
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
2024-01-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-2023121911009
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-2023121911009
Tiivistelmä
Tutkimuksen teoriaosuudessa tutkittiin rakennusmateriaalien vähähiilisyyttä ja kerrostalojen elinkaaren aikaista vähähiilisyyttä eri runkorakennusmateriaalilla. Kerrostaloissa vähähiilisyyttä vertailtiin massiivipuurunkoisen ja betonirunkoisen kerrostalon välillä. Tutkimuksen teoriaosuus perustuu tutkimuksiin, tieteellisiin artikkeleihin, kansallisiin direktiiveihin ja säännöksiin ja alan kirjallisuuteen.
Teoriaosuuden jälkeen haastateltiin vähähiilisen rakentamisen ammattilaisia, asiantuntijoita ja sidosryhmiin kuuluvia henkilöitä, jolloin voidaan vertailla teorian ja haastatteluiden tuloksia.
Haastatteluiden jälkeinen osuus muodostui Helsingin Laajasaloon tulevan kehittyvän kerrostalon runkoratkaisuiden vähähiilisyyden ja kustannusten tarkastelun ja laskennan ympärille. Empiirisen osuuden lopussa tuloksia tarkasteltiin kriittisesti ja pohdittiin, pystyykö tulokset yleistämään rakentamisessa ja kerrostalorakentamisessa. Empiirisen osuuden jälkeen pohdinta-osuudessa tuotiin esille tutkimuksen johtopäätökset.
Tutkimuksessa havaittiin, etteivät ympäristösertifioinnit ota huomioon rakennusten vähähiilisyyttä tarpeeksi kattavasti. Sertifioinnit keskittyvät vähähiilisyyden suhteen rakennusten elinkaaren aikaiseen energiatehokkuuteen ja hiilijalanjälkeen, mikä on liian suppea tarkastelu. Energiatehokkuuden merkitys rakennuksen elinkaaren aikaisissa hiilidioksidipäästöissä pienenee koko ajan energiatuotannon päästöjen pienentyessä.
On tärkeää keskittyä olennaisimpiin asioihin rakennuksen koko elinkaaren aikaisen hiilijalanjäljen tarkastelussa. Energiantuotannon päästöintensiivisyyden pienentyessä huomio siirtyy rakentamisen materiaalien tuotevaiheeseen A1-A3 ja rakennustyömaan toimintoihin A4-A5. Hiilijalanjäljen pienentämisellä ja hiilikädenjäljen suurentamisella saadaan ilmaston näkökulmasta positiivisesti vaikuttavia tuloksia aikaan.
Tutkimuksen kohteena olevassa kerrostalossa rakennuksen viiden peruskerroksen runkoa ja vesikattoa tarkasteltaessa betonirunko aiheuttaa 270 % enemmän hiilidioksidipäästöjä kuin massiivipuinen CLT-runko. Hiilijalanjäljen hinta betonisella rungolla on 2,6 €/ kg 〖CO〗_2 e ja CLT-rungolla 11 €/ kg 〖CO〗_2 e. Betonisella rungolla on siis halvempi aiheuttaa hiilidioksidipäästöjä. Hiilikädenjälkeä tarkasteltaessa massiivipuisen rungon aiheuttama hiilikädenjälki on 420 % prosenttia suurempi, kuin betonisen rungon aiheuttama hiilikädenjälki. Betonisella rungolla hiilikädenjäljen hinta on 370 % kalliimpi kuin massiivipuurungolla. Massiivipuisella rungolla voidaan siis saada korkeampi hiilikädenjälki paljon halvemmalla kuin betonisella rungolla. Tutkitun massiivipuisen CLT-rungon rakennuskustannus on 12 % kalliimpi kuin betonirungon.
Puu ainoana merkittävänä uusiutuvana rakennusmateriaalina nähdään potentiaaliseksi rakennusmateriaaliksi. Puun potentiaalia kasvattaa entisestään puun kasvun aikana ilmasta sitoma hiilidioksidi. Puuta voidaan rakennuksissa varastoida rakennuksen runkoon ja muihin rakenteisiin pitkäaikaiseksi hiilivarastoksi, jolloin puun sitoma hiili ei vapaudu takaisin kiertoon hiilivaraston säilymisen aikana.
Tämä diplomityö antaa laajan tietopohjan vähähiilisyyden tarkasteluun kerrostalon runkorakennusmateriaalia valittaessa. Tutkimuksen rajauksella rajattiin pois tutkimuksen teossa ilmenneitä useita jatkotutkimusehdotuksia. Tällä tavalla tutkimuksen laajuus pysyi tarkoituksenmukaisena.
Teoriaosuuden jälkeen haastateltiin vähähiilisen rakentamisen ammattilaisia, asiantuntijoita ja sidosryhmiin kuuluvia henkilöitä, jolloin voidaan vertailla teorian ja haastatteluiden tuloksia.
Haastatteluiden jälkeinen osuus muodostui Helsingin Laajasaloon tulevan kehittyvän kerrostalon runkoratkaisuiden vähähiilisyyden ja kustannusten tarkastelun ja laskennan ympärille. Empiirisen osuuden lopussa tuloksia tarkasteltiin kriittisesti ja pohdittiin, pystyykö tulokset yleistämään rakentamisessa ja kerrostalorakentamisessa. Empiirisen osuuden jälkeen pohdinta-osuudessa tuotiin esille tutkimuksen johtopäätökset.
Tutkimuksessa havaittiin, etteivät ympäristösertifioinnit ota huomioon rakennusten vähähiilisyyttä tarpeeksi kattavasti. Sertifioinnit keskittyvät vähähiilisyyden suhteen rakennusten elinkaaren aikaiseen energiatehokkuuteen ja hiilijalanjälkeen, mikä on liian suppea tarkastelu. Energiatehokkuuden merkitys rakennuksen elinkaaren aikaisissa hiilidioksidipäästöissä pienenee koko ajan energiatuotannon päästöjen pienentyessä.
On tärkeää keskittyä olennaisimpiin asioihin rakennuksen koko elinkaaren aikaisen hiilijalanjäljen tarkastelussa. Energiantuotannon päästöintensiivisyyden pienentyessä huomio siirtyy rakentamisen materiaalien tuotevaiheeseen A1-A3 ja rakennustyömaan toimintoihin A4-A5. Hiilijalanjäljen pienentämisellä ja hiilikädenjäljen suurentamisella saadaan ilmaston näkökulmasta positiivisesti vaikuttavia tuloksia aikaan.
Tutkimuksen kohteena olevassa kerrostalossa rakennuksen viiden peruskerroksen runkoa ja vesikattoa tarkasteltaessa betonirunko aiheuttaa 270 % enemmän hiilidioksidipäästöjä kuin massiivipuinen CLT-runko. Hiilijalanjäljen hinta betonisella rungolla on 2,6 €/ kg 〖CO〗_2 e ja CLT-rungolla 11 €/ kg 〖CO〗_2 e. Betonisella rungolla on siis halvempi aiheuttaa hiilidioksidipäästöjä. Hiilikädenjälkeä tarkasteltaessa massiivipuisen rungon aiheuttama hiilikädenjälki on 420 % prosenttia suurempi, kuin betonisen rungon aiheuttama hiilikädenjälki. Betonisella rungolla hiilikädenjäljen hinta on 370 % kalliimpi kuin massiivipuurungolla. Massiivipuisella rungolla voidaan siis saada korkeampi hiilikädenjälki paljon halvemmalla kuin betonisella rungolla. Tutkitun massiivipuisen CLT-rungon rakennuskustannus on 12 % kalliimpi kuin betonirungon.
Puu ainoana merkittävänä uusiutuvana rakennusmateriaalina nähdään potentiaaliseksi rakennusmateriaaliksi. Puun potentiaalia kasvattaa entisestään puun kasvun aikana ilmasta sitoma hiilidioksidi. Puuta voidaan rakennuksissa varastoida rakennuksen runkoon ja muihin rakenteisiin pitkäaikaiseksi hiilivarastoksi, jolloin puun sitoma hiili ei vapaudu takaisin kiertoon hiilivaraston säilymisen aikana.
Tämä diplomityö antaa laajan tietopohjan vähähiilisyyden tarkasteluun kerrostalon runkorakennusmateriaalia valittaessa. Tutkimuksen rajauksella rajattiin pois tutkimuksen teossa ilmenneitä useita jatkotutkimusehdotuksia. Tällä tavalla tutkimuksen laajuus pysyi tarkoituksenmukaisena.