Rakennusten energiatehokkuutta voidaan parantaa monin tavoin. Rakenneteknisillä keinoilla voi vaikuttaa etenkin energiantarpeeseen. Talotekniikka auttaa säästämään energiaa. Yleistyvä automaatio tarjoaa lisää tehostamiskeinoja.

Rakennusten energiatehokkuusvaatimukset ovat kiristyneet koko kuluneen vuosituhannen ajan. Syy on selvä: globaalista hiilijalanjäljestä rakentamisen ja asumisen osuus on noin kolmannes.

Ensimmäistä kertaa energiansäästö nousi toden teolla rakennusalaa puhuttavaksi aiheeksi, kun 1970-luvun öljykriisien seurauksena uusiin kerrostaloihin tehtiin aiempaa selvästi pienempiä ikkunoita. Tuolloin nykyistä eristyslasiteknologiaa ei ollut olemassa, ja helppo keino vähentää lämmitysenergian kulutusta oli pihistää ikkunoiden pinta-alassa. Tämä ratkaisu jäi lyhytaikaiseksi, ja ala alkoi kehittää aiempaa paremmin eristäviä rakenteita. Samalla kehittyi aiemmin lapsenkengissään ollut talotekniikka ja ilmanvaihdon lämmöntalteenotto alkoi yleistyä.

Kun energian hinta kallistui pysyvästi 1990-luvulta alkaen, rakentamisessa alkoi tulla tarvetta entistä suunnitelmallisempiin ja kokonaisvaltaisempiin energiaa säästäviin ratkaisuihin. Samoihin aikoihin alkoi esiintyä arvioita ja laskelmia rakentamisen ja asumisen koko elinkaaren aikaisesta energiankulutuksesta. Tämä johti tutkimus- ja kehitystoimintaan, jonka tuloksena 2000-luvun alussa syntyi passiivitaloiksi ja lähes nollaenergiataloiksi luokiteltuja rakennuksia. Niissä päästiin huomattavasti aiempaa pienempään energiankulutukseen pääasiassa rakenneteknisin keinoin tekemällä rakenteet eristävämmiksi ja kiinnittämällä huomiota liitosten ja nurkkien tiiveyteen.

Toistaiseksi Suomeen ei juuri ole rakennettu nollaenergiataloja. Lähelle on päästy esimerkiksi Lahden vanhusten asuntosäätiön vuosina 2011–2014 rakennuttamassa vanhusten palvelukoti Onnelanpolussa. Siellä päästiin ”lähes nollaenergiatasolle” tekemällä rakenteet mahdollisimman eristäviksi ja optimoimalla talotekniikka sekä hyödyntämällä ilmais- ja hukkaenergiavirrat tehokkaasti. 

Ulkoseinien, ikkunoiden ja yläpohjan tutkimiseen nykyään käytetty u-arvomittaus tarvittavine laitteineen on suomalainen keksintö.

Energiatodistuksesta energiakartoitukseen

Tällä vuosituhannella on asetettu toinen toistaan tiukempia energiatehokkuusvaatimuksia, jotka joulukuusta 2012 alkaen ovat perustuneet EU:n tuolloin voimaan tulleeseen energiatehokkuusdirektiiviin.

Direktiivin seurauksena Suomessa astui voimaan energiatodistuslaki 1.6.2013 alkaen, ja sitä päivitettiin vuonna 2018. Energiatodistus on laadittava rakennusta vuokrattaessa ja myytäessä sekä uudiskohteita varten. Energiatodistusta ei vaadita loma-asunnoille eikä yleensä suojelluille rakennuksille ja alle 50 neliömetrin asunnoille.

Energiatodistuksen tarkoitus on auttaa jakamaan rakennukset luokkiin, joiden avulla asuntojen myyntitilanteessa voi saada luotettavan käsityksen rakennuksen energiataloudellisuudesta. Energialuokitus perustuu edelleen standardikäytön mukaiseen laskentaan, jossa huomioidaan sekä rakenteet että talotekniikka.

”Laskelmaperusteista energialuokitusta on myös kritisoitu siitä, että läheskään aina lasketut ja todetut tulokset eivät vastaa toisiaan. Merkittävimmin tähän eroon vaikuttavat perhekoko, ilmanvaihdon säädöt, ilmatiiviys, lämmitysjärjestelmän säädöt ja rakenteiden todellisten u-arvojen mahdolliset erot suunniteltuihin”, sanoo johtava energia-asiantuntija Antti Hatsala Raksystems Insinööritoimisto Oy:stä.

Rakenteen kunnosta ja sisäilmaolosuhteista saa nykyisin nopeaa ja luotettavaa tietoa entistä monipuolisemmin mittauksin, joiden tulokset voidaan siirtää reaaliajassa pilveen.

”Standardikäyttöön pohjautuvin laskelmin määritetty energialuokitus on joka tapauksessa sikäli oikea, että sen perustana ovat rakennusfysiikan lainalaisuudet, eivätkä käyttäjäkohtaiset energiankulutusvaihtelut näin ollen vaikuta laskennan lopputulokseen.”

Rakennevaurioiden toteamiseen ei nykyään välttämättä tarvita rakenteiden avaamista. Hiljattain kehitetyt nykyaikaiset u-arvomittarit voivat paljastaa nämä vauriot. Jos u-arvomittarilukemia ja reaaliaikaista rakennedataa sekä sisäilmaolosuhteita osaa tulkita oikein, niistä voi Hatsalan mukaan ”lukea” jopa sen, millainen kosteus- ja mikrobivaurioriski talolla on ja kuinka se vaihtelee voimakkaasti vuodenaikojen mukaan.

Jos on tarpeen tehdä tarkempaa selvitystä rakennuksen energiataloudellisesta kunnosta, kannattaa rakennukselle tehdä energiansäästökartoitus. Se sisältää useita sekä rakenne- että taloteknisiä osa-alueita, kuten ilmanvaihdon lämmöntalteenoton tehostaminen, yläpohjan lisäeristäminen ja ulkoseinärakenteiden lisäeristäminen. Myös vaihtaminen uusiutuvaa energiaa hyödyntäviin järjestelmiin, kuten erilaisiin lämpöpumpputekniikoihin tai aurinkosähköön, on usein osa energiakartoitusta.

Asumisen rahoitus- ja kehittämiskeskus ARA myöntää meneillään olevalla avustusjaksolla 2020–2022 asuinrakennusten energiakorjausavustuksiin yhteensä 120 miljoonaa euroa. Kukin avustus saa kattaa enintään 50 prosenttia hankkeen toteutuneista ja avustuksen piiriin kuuluvista kustannuksista. Kaikkiin kohteisiin avustusta ei myönnetä, ja myöntämiskriteerien täyttymisen tai täyttymättä jättämisen saa selville energiatodistuslaskelman avulla.

Seinien, ikkunoiden ja yläpohjan u-arvon mittaus käynnissä. Yläpohjan u-arvon mittaamiseen tarvitaan teleskooppistatiiveja.

Talotekniikka korostuu vanhoissa rakennuksissa

Energiatodistuksia on laadittu Suomessa vajaan kymmenen vuoden aikana reilusti yli 10 000 kappaletta. Valtaosa niistä liittyy asuntorakentamiseen, mutta myös suuria julkisia kohteita on energialuokiteltu. Niissä vielä tärkeämpää on optimoida suunnittelun avulla energiankulutus. Siihen on luontevaa vaikuttaa silloin, kun rakennukseen teetetään peruskorjaus.

Peruskorjauskohteissa on aina rajoitetummat mahdollisuudet vaikuttaa rakennuksen energiatalouteen verrattuna uudiskohteisiin, koska useimmiten vanhoissa rakennuksissa on teknisesti liian hankalaa tai kustannustehotonta uusia kaikki rakenteet nykyvaatimuksia vastaaviksi.

Vanhojen rakennusten energiatehokkuuden parantamisessa korostuukin talotekniikan merkitys. Lähes aina haasteena kuitenkin on se, miten saada mahtumaan riittävästi uutta talotekniikkaa vanhojen rakenteiden asettamiin rajoihin. Tässä on nykyään suurena apuna tietomallinnus. Se auttaa sijoittamaan kaiken tekniikan millintarkasti ilman, että työkohteessa enää syntyy ikäviä tilankäytöllisiä yllätyksiä.

Suojelun ”liiallisuus” puhuttaa

Tavallisissa peruskorjauskohteissa tilannetta helpottaa myös se, että rakenteiden tarkoituksenmukaiselle purkamiselle ei ole muita kuin korkeintaan rakenneteknisiä esteitä. Toisin on suojelluissa rakennuksissa, jossa suojelun asteesta riippuen julkisivua ja interiööriä joko ei saa muuttaa lainkaan tai sitten hyvin vähän ja tarkoin säädellysti.

”Suojellut rakennukset ymmärrettävästi nostattavat tunteita, mikä saattaa johtaa melkoiseen vastakkainasetteluun. Esimerkiksi Helsingin Postitalon remontin yhteydessä pohdittiin ikkunoiden vaihtoa energiatehokkaammiksi. Lopulta edes alkuperäisen näköinen puuikkuna ei kelvannut, vaan piti säilyttää alkuperäinen, vaikka oli selvää, ettei energiatehokkuusvaatimus sillä tavoin täyty”, kertoo VTT:n johtava tutkija Pekka Tuomaala.

Hän itse edustaa kantaa, jonka mukaan vaihto olisi pitänyt olla mahdollinen. Ei kuitenkaan mihin tahansa, vaan identtisen näköiseen uuteen ikkunaan, jolla on selvästi parempi u-arvo.

”Uudiskohteissa on toki sikäli helpompaa, että niissä voi suunnittelulla tehdä kompromissittomia ratkaisuja. Rakenteilla luodaan raamit sille, kuinka paljon energiaa tarvitaan, ja talotekniikalla tähdätään mahdollisimman pieniin käyttökustannuksiin – hyvien olosuhteiden luonnin ohella.”

Tuomaala kertoo kuitenkin olevansa huolissaan siitä, että vaikka kaikki tarvittavat valmiudet huomattavaan energiansäästöön ovat jo olemassa, kokonaisuuden koordinaatio puuttuu.

”Vertaisin tilannetta tuhannen palan palapeliin, jolta puuttuu kokoaja.”

Tekoälyä talotekniikkaan

Talotekniikan merkitys on kasvanut tällä vuosituhannella sekä rakennuksen kulurakenteessa että keinona pienentää energiankulutusta. Lämmöntalteenottolaitteistot ovat kehittyneet huomattavasti, ja sekä ilmanvaihtoon että valaistukseen on lisätty automaatiota hyödyntävää tarpeenmukaisuutta.

Granlund Oy:n liiketoiminnan kehitysjohtaja Ville Reinikainen korostaa rakennusautomaation merkitystä energiatehokkuuden parantajana.

”Toiminnallisuusvaatimusten saavuttamiseksi pitäisi panostaa erityisesti automaation suunnittelu- ja käyttöönottovaiheeseen”, Reinikainen sanoo.

Uutena lupaavana tekniikkana hän pitää erilaisten koneoppimista hyödyntävien analytiikkaratkaisujen hyödyntämistä talotekniikan toiminnallisten poikkeamien tunnistuksessa. Esimerkiksi optimaalisten säätöratkaisujen hakemiseen tai kulutusseurannan tuntikulutusten automaattiseen käsittelyyn löytyy jo toimivia ratkaisuja.

”Ihmistä toki tarvitaan tässäkin tulkitsemaan tuloksia.”

Teksti Vesa Tompuri, Kuvat Adobe ja Raksystems