Categories
Älykästä tuotantoa Hiilineutraaleja ratkaisuja Pulssi

Light­house Joensuu – kuinka puuker­ros­talon LVL-X-raken­teinen ulkoseinä toimii Suomen ilmasto-olosuhteissa?

Puura­ken­ta­minen on noussut yhdeksi tärkeim­mistä kehitys­koh­teista, kun tähdätään pienempiin päästöihin raken­nus­teol­li­suuden saralla. Raken­nus­teol­li­suuden osuus hiili­diok­si­di­pääs­töistä on merkittävä ja puu on oiva lääke tähän vaivaan. Puu varastoi hiiltä, on uusiutuva raaka-aine ja käsittely loppu­tuot­teeksi kuluttaa verraten vähän energiaa. Kun uusia innovaa­tioita ja raken­ne­tek­nisiä ratkaisuja otetaan käyttöön, tulisi niiden toimintaa tutkia ja varmistua siitä, että rakenteet selviy­tyvät kunnialla myös muuttu­vissa ilmasto-olosuhteissa.

Tutki­muksen kohde ja tavoitteet

Opiskelija-asunnot Oy Joensuun Elli raken­nutti Joensuun Penttilään ainut­laa­tuisen kohteen, 14-kerrok­sisen puuker­ros­talon joka on herät­tänyt laajaa kansain­vä­listä huomiota. Karelia-ammat­ti­kor­kea­koulu on ollut hankkeessa mukana sekä projek­ti­hen­ki­löstön että opiske­li­joiden voimin, pyrkien tuottamaan ja julkai­semaan tietoa raken­teiden tekni­sestä toiminnasta.

Yksi tutki­muk­sista keskittyi ulkosei­nä­ra­ken­teiden kosteus- ja lämpö­tek­niseen toimintaan. Tutki­muk­sessa hyödyn­nettiin seinä­ra­ken­teisiin asennettuja antureita ja niiden mittaus­tu­loksia noin puolen­toista vuoden ajalta. Ensisi­jaisena tavoit­teena oli selvittää, toimiiko seinä­ra­kenne kosteus­tek­ni­sesti turval­li­sella tavalla. Sen lisäksi tutkittiin myös raken­nuksen korkeuden, asemoinnin ja tuulen vaiku­tusta seinä­ra­kenteen lämpö- ja kosteus­tek­niseen toimintaan.

Kosteus­tek­ninen toiminta

Jotta rakennus täyttäisi maankäyttö- ja raken­nuslain mukaiset terveel­li­syyden, turval­li­suuden ja käyttö­kel­poi­suuden vaati­mukset, on raken­teiden kosteus­tek­ninen toiminta ensiar­voisen tärkeää. VTT:n ja TTY:n kehittämä Suoma­lainen homemalli lienee tällä hetkellä paras työkalu, kun pyritään lasken­nal­li­sesti arvioimaan kosteus- ja mikro­bi­vaurion riskiä. Light­house Joensuun mitta­lait­teista saadut tulokset analy­soitiin Suoma­laisen homemallin materi­aa­li­koh­taisia raja-arvoja ja valmista Excel-lasken­ta­pohjaa hyödyntäen. Tutki­muksen perus­teella voidaan todeta ulkosei­nä­ra­kenteen toimivan turval­li­sella ja suunni­tel­lulla tavalla.

Mittausantureiden sijainnit ulkoseinärakenteissa: Kipsin pinta, LVL sisäpinta, LVL ulkopinta ja tuulensuojale
Antureiden sijainnit ulkosei­nä­ra­ken­teessa. Kuva: Miko Matveinen.

Ennus­tetun ilmas­ton­muu­toksen vuoksi raken­teiden toimintaa tulisi kuitenkin seurata ja tarkas­tella pidem­mällä aikavä­lillä. Vaikka mittauksia suori­tet­taisiin vuosien ajan nykyi­sissä olosuh­teissa, eivät ne suoraan kerro raken­teiden toimin­nasta tulevai­suuden muuttu­vissa ilmasto-olosuh­teissa. Täytyy myös huomioida, että mittaus­tu­lokset suhteel­lisen lyhyeltä ajanjak­solta eivät toden­nä­köi­sesti edusta olosuh­de­vaih­te­luiden ääripäätä, eli niin sanottuja kriit­tisten testi­vuosien olosuh­teita, joita raken­teiden kosteus­tek­nisen toiminnan lasken­nal­li­sissa tarkas­te­luissa suosi­tellaan käytet­tä­väksi. Lisätut­ki­muksia siis tarvitaan, jotta suunnit­telua ja raken­teita voidaan kehittää kestämään tulevai­suuden kasvavat kosteusrasitukset.

Raken­nuksen korkeus, tuuli ja asemointi vaikut­tavat raken­teiden toimintaan

Myös raken­nuksen asemoin­nilla on merki­tystä raken­teiden toiminnan kannalta, sillä aurinko ja tuuli, sekä tuulen mukanaan tuoma viistosade aiheut­tavat rasituksia seinä­ra­ken­teille erityi­sesti korkeissa raken­nuk­sissa. Asemoin­nissa ja suunnit­te­lussa tulisi huomioida ilman­suuntien lisäksi ympäröivä maasto, vesistöt ja muut raken­nukset, joilla voi olla merkittävä vaikutus raken­nuksen ympärille muodos­tuvaan mikroil­mastoon. Light­house Joensuun tapauk­sessa etelä­lounaan suuntaiseen seinään kohdistui tuuli noin kaksin­ker­taisen ajan vastak­kaiseen seinään verrattuna. Eteläinen seinä altistuu myös aurin­gon­pais­teelle, jonka lämmittävä vaikutus on selvästi mitat­ta­vissa myös seinä­ra­kenteen sisem­mistä rakennekerroksista.

Kerrosten lämpö­ti­laeroja mittaa­malla saattoi tehdä havaintoja savupiip­pu­vai­ku­tuk­sesta, sillä ilmiön johdosta lämmin ilma kohoaa ylös, kylmemmän ilman painuessa raken­nuksen alaosiin. Savupiip­pu­vai­kutus muuttaa raken­nuksen paine­suh­teita ja voi joissakin tapauk­sissa aiheuttaa haital­lisia ilmavuotoja, joten hyvään ilmatii­viyteen on syytä kiinnittää huomiota suunnit­te­lu­vaiheen lisäksi myös toteu­tuksen aikana. Myös tuulen jäähdyttävä vaikutus oli tulosten perus­teella havait­ta­vissa, mutta koska seinä­ra­kenteen lämpö­tilaan vaikuttaa yhtäai­kai­sesti useampi tekijä, on yhden tekijän erotta­minen ja sen vaiku­tuksen tarkka mittaa­minen hankalaa.

Tässä tutki­mus­koh­teessa mikään edellä maini­tuista havain­noista ja ilmiöistä ei vaaranna ulkosei­nä­ra­kenteen turval­lista toimintaa, mutta koska olosuh­teiden odotetaan muuttuvan, tulee erilaisten raken­teiden toimintaa seurata ja käyttää opittuja tietoja uusien raken­nusten suunnit­telun tukena.

Artikkeli perustuu kirjoit­tajan opinnäy­te­työhön Puuker­ros­talon ulkoseinien raken­nus­fy­si­kaa­linen toiminta (Karelia-ammat­ti­kor­kea­koulu, Raken­nus­tek­niikan koulutus 2021).


Kirjoittaja:

Riku Hirvonen, projek­ti­suun­nit­telija, Karelia-ammattikorkeakoulu