Categories
Hiilineutraaleja ratkaisuja Pulssi

Raken­nuksen vähähii­li­syyden arviointi – lähtö­tie­tojen merkitys ja arvioin­ti­pro­sessin kehittäminen

Tausta

Tämä artikkeli on kirjoi­tettu Vähähii­linen ja energia­te­hokas korjaus­ra­ken­ta­minen -projektin yhtey­dessä tehdyn asuin­ker­ros­talon elinkaa­riar­vioinnin pohjalta. Kyseinen arviointi tehtiin samaan raken­nukseen kolmella erilai­sella arvioin­ti­ta­pauk­sella. Arvioin­ti­ta­paukset erosivat toisistaan käytetyn päästö­tie­to­kannan ja/tai niiden yhdis­telmän osalta. Tarkoi­tuksena oli arvioida raken­nuksen elinkaaren ilmas­to­vai­ku­tukset sekä vertailla arvioin­ti­ta­pauk­sissa käytet­tyjen päästö­tie­tojen välisiä eroja.

Arvioin­ti­me­ne­telmänä käytettiin ympäris­tö­mi­nis­teriön arvioin­ti­me­ne­telmää (2019) julkaisun 2019:22 Raken­nuksen vähähii­li­syyden arvioin­ti­me­ne­telmä mukai­sesti. Vuonna 2019 ympäris­tö­mi­nis­teriön julkai­seman menetelmän tarkoi­tuksena oli raken­nuksen vähähii­li­syyden arvioinnin testaus uudis­ra­ken­nus­koh­teissa ja laaja-alaisissa korjauk­sissa. Testaus­vaiheen tavoit­teena oli kehittää menetelmää niin, että raken­nusten elinkaaren vähähii­lisyys olisi mahdol­lista sisäl­lyttää osaksi raken­nus­mää­räyksiä vuoteen 2025 mennessä [1] [2].

Ympäris­tö­mi­nis­teriön arvioin­ti­me­ne­telmän testaus­vaiheen ja siihen liittyvän lausun­to­kier­roksen jälkeen, julkaisi ympäris­tö­mi­nis­teriö vuonna 2021 asetus­luon­noksen raken­nuksen ilmas­to­sel­vi­tyk­sestä sekä luonnoksen raken­nuksen vähähii­li­syyden arvioin­ti­me­ne­tel­mästä [2]. Näitä säädös­val­mis­te­lussa olevia muutoksia ei huomioitu tässä artik­ke­lissa kuvatussa elinkaariarvioinnissa. 

Raken­nuksen vähähii­li­syyden arvioin­ti­me­ne­telmän ohjeluon­nok­sessa 2021 esitetään käytet­tä­väksi kansal­lista päästö­tie­to­kantaa arvioin­nissa. Kansal­lisena päästö­tie­to­kantana toimisi Suomen ympäris­tö­kes­kuksen ylläpitämä ja kehittämä CO2data -päästö­tie­to­kanta. Myös raken­nus­tuot­teiden ympäris­tö­se­los­teita voitaisiin käyttää, mikäli tuote on määri­telty suunni­tel­missa [3].

Vähähii­lisen raken­ta­misen säädös­val­mistelu on osa käynnissä olevaa lakiuu­dis­tusta, jossa uusi kaavoitus- ja raken­ta­mislaki korvaisi nykyisen maankäyttö- ja raken­nuslain [4].

Raken­nuksen lähtötiedot

Elinkaa­riar­vioinnin kohteena oli luonnos­suun­nit­te­lu­vai­heessa oleva betoni­run­koinen 8-kerrok­sinen asuin­ker­rostalo. Arvioinnin lähtö­tie­toina toimivat luonnos­vaiheen tieto­malli (Revit natii­vi­malli ja IFC), raken­ne­tyyp­pi­luettelo sekä asuin­ker­rosten pohja­pii­rus­tuksen sisältämä DWG -tiedosto. Lisäksi kohteesta oli määri­tetty lasken­nal­linen ostoe­ner­gian­ku­lutus Riuska -energiasimulointiohjelmistolla.

Kohteen IFC-malli.
Kuva 1. Kohteen IFC-malli.

Elinkaa­riar­vioinnin työkaluna käytettiin itse tehtyä Excel -lasken­ta­tau­lukkoa arvioin­ti­ta­pauk­sissa 1 ja 2. Arvioin­ti­ta­pauk­sessa 3 käytettiin ympäris­tö­mi­nis­teriön raken­nusten hiili­ja­lan­jäljen arvioin­ti­las­kurin versiota 9.12.2019. Arvioin­ti­jaksona kaikissa kolmessa arvioin­ti­ta­pauk­sessa oli 50 vuotta.

Arvioin­ti­pro­ses­sissa suunni­tel­mista muodos­tettiin alustavien raken­ne­tyyppien mukaiset geometria, raken­nus­osa­tiedot sekä materi­aa­li­tiedot sisältävä lasken­ta­malli määrä­las­kentaa varten. Määrä­las­kenta tehtiin lasken­ta­mal­lista Archicad 25 -ohjel­miston tieto­mal­li­las­kennan työka­luilla ja tietoja täyden­tä­vällä Excel -taulukkolaskennalla.

Arvioin­nissa käytetyt päästö­tie­to­kannat arviointitapauksittain.
Elinkaaren vaiheArviointi 1Arviointi 2Arviointi 3
A1-A3 Tuotteiden valmistus*CO2dataCO2dataYM laskuri
A4 Kulje­tukset työmaalleCO2dataYM laskuriYM laskuri
A5 Raken­ta­minenCO2dataYM laskuriYM laskuri
B3-B4 Korjaukset ja vaihdot**CO2dataYM laskuriYM laskuri
B6 Energian käyttöCO2dataYM laskuriYM laskuri
Käytön jälkeen, CCO2dataYM laskuriYM laskuri
Elinkaaren ulkopuo­liset vaiku­tukset, DCO2dataYM laskuriYM laskuri
Arvioin­ti­työkaluExcelExcelYM laskuri
*Betoni­por­taiden päästö­tieto kaikissa arvioin­ti­ta­pauk­sissa YM:n laskurin mukainen.
** Tuote­vai­heessa (A1-A3) käytet­tävät päästö­tiedot vaikut­tavat arvioin­nissa myös B4 suuruuteen.
Arvioin­ti­ta­pauk­sessa 2 on käytetty myös talotek­niikan osien vaihdon CO2data tauluk­koarvoa B4 kohdassa.

Taulukko 1. Elinkaa­riar­vioin­nissa käytetyt päästö­tie­to­kannat ja arvioin­ti­työkalu arviointitapauksittain.

Merkit­tä­vimmät kasvi­huo­ne­päästöjä aiheut­tavat raken­nuksen elinkaaren vaiheet

Arvioidun raken­nuksen massa muodostuu pääosin betoni­ra­ken­teista. Tuote­vaiheen päästöistä valtaosa muodos­tuukin kantavien raken­teiden ja ulkovaipan teräs­be­to­ni­ra­ken­teista. Raken­nuksen elinkaaren kokonais­pääs­töistä yli puolet syntyy ennen käyttöä eli tuote- ja raken­ta­mis­vai­heessa. Energian käyttö raken­nuksen käyttö­vai­heessa on seuraa­vaksi eniten päästöjä aiheuttava elinkaaren vaihe. Käyttö­vaiheen energian­ku­lu­tuksen osuus arvioin­ti­jakson kokonais­pääs­töistä on noin 40 prosenttia.

Arvioin­nissa käytettävä arvioin­ti­jakso 50 vuotta ja raken­ne­rat­kaisut (teräs­betoni) vaikut­tavat siihen, että kohteessa tuote­vaiheen päästöt ovat käyttö­vaiheen energian käyttöä suuremmat. Myös arvioin­nissa käytet­tävät päästö­tie­to­kannan energias­ke­naa­rioihin perus­tuvat energian päästö­ker­toimet vaikut­tavat olennai­sesti käyttö­vaiheen energian käytön päästöihin. Päästö­tie­to­kan­tojen energias­ke­naa­rioissa oletetaan energian päästöjen pienen­tyvän tulevai­suu­dessa. Käytetty arvioin­ti­jakso on ympäris­tö­mi­nis­teriön menetelmän mukainen ja pidem­missä arvioin­ti­jak­soissa voisi epävarmuus esimer­kiksi energian­tuo­tannon päästö­tie­tojen paikkan­sa­pi­tä­vyyden osalta kasvaa.

Arvioin­ti­ta­pausten vertailu

Suurin kokonais­hii­li­ja­lan­jälki muodostui arvioin­ti­ta­pauk­sessa 1, jossa käytettiin elinkaa­ri­vai­heiden arvioin­nissa CO2data päästö­tie­to­kannan arvoja. Ero arvioidun hiili­ja­lan­jäljen suuruu­dessa arvioin­ti­ta­pauksen 1 ja 3 välillä oli n. 13,3 %. Arvioin­ti­ta­pauk­sessa 3, joka tehtiin kokonaan ympäris­tö­mi­nis­teriön laskuria ja sen päästö­tietoa käyttäen, oli hiili­ja­lan­jälki kaikista arvioin­ti­ta­pauk­sista pienin. Erot arvioin­ti­ta­pausten välillä muodos­tuivat erityi­sesti eroista käytet­tyjen päästö­tie­to­kan­tojen tauluk­koar­voissa mm. talotek­niikan, energian, ikkunoiden ja ovien sekä kulje­tuksen ja raken­ta­misen päästöissä.

Myös hiili­kä­den­jälki muodostui CO2data päästö­tie­to­kannan arvoja käytet­täessä suurem­maksi kuin YM:n laskuria käytet­täessä. Hiili­kä­den­jälki koostuu pääasiassa päästö­tie­to­kan­noissa puutuot­teille biogee­ni­sestä hiili­va­ras­tosta. Arvioin­ti­ta­pauksien välistä hiili­kä­den­jäljen eroa selittää tieto­kan­tojen arvoissa olevien erojen lisäksi CO2data tieto­kan­nassa teräksen uudelleen käytön ja kierrä­tyksen (D1) hiili­kä­den­jälki, jota ei ole YM:n laskurin materi­aalien arvoissa esitetty.

Elinkaa­riar­vioinnin tulokset
Arviointi 1Arviointi 2Arviointi 3
Elinkaaren hiili­ja­lan­jälki2858,62562,12522,0tn CO2e
Elinkaaren hiili­kä­den­jälki-97,8-97,8-36,1tn CO2e
Päästö­vai­ku­tukset ennen käyttöä (A1-A5)9,628,778,41kg CO2e/m2/a
Päästö­vai­ku­tukset käytön aikana (B3-B4, B6)7,666,897,00kg CO2e/m2/a
Päästö­vai­ku­tukset käytön jälkeen (C)0,950,670,67kg CO2e/m2/a
Hiili­ja­lan­jälki (A-C summa)18,2316,3416,08kg CO2e/m2/a
Hiili­kä­den­jälki (D)-0,62-0,62-0,23kg CO2e/m2/a

Taulukko 2. Elinkaa­riar­vioinnin tulokset arvioin­ti­ta­pauk­sittain raken­nuksen elinkaaren vaiheille.

Kuvio 1. Arviointitapausten hiilijalanjäljen tulokset.
Kuvio 1. Arvioin­ti­ta­pausten hiili­ja­lan­jäljen tulokset.

Eri päästö­tie­to­kan­noista ei välttä­mättä löytynyt toisiaan vastaavia materi­aa­li­tietoja. Myöskään tieto­kan­tojen tauluk­koarvot eivät ole kaikilta osin vertai­lu­kel­poisia keskenään niihin sisäl­tyvien osien tai lasken­ta­pe­ri­aat­teiden eroista johtuen. Esimer­kiksi talotek­niikan arvioidut päästöt poikke­sivat arvioin­ti­ta­pauk­sissa tästä syystä melko paljon.

Merkit­täviä eroja oli myös päästö­tie­to­kan­tojen välillä energian käytön päästö­ker­toi­missa ja energias­ke­naarion lasken­ta­pe­ri­aat­teessa arvioin­ti­jak­solle. Energian käytön päästö­tietona käytettiin arvioin­ti­ta­pauk­sissa 2 ja 3 YM:n laskurin tietoja. Arvioin­ti­ta­pauk­sessa 1 energian käytön päästö­ker­toimina käytettiin CO2data -päästö­tie­to­kannan kertoimia.

Käytön­ai­kaisen energian­ku­lu­tuksen päästöjen osalta arvioin­nissa käytettiin arvioin­ti­ta­pauksen päästö­tie­to­kannan mukaisia päästö­arvoja kauko­läm­mölle ja sähkölle. Energian päästöjen pienen­ty­minen tulevai­suu­dessa huomioitiin käytet­tyjen päästö­tie­to­kan­tojen arvioin­ti­pe­ri­aat­teiden mukaisesti.

Elinkaa­riar­vioinnin luotet­ta­vuuteen vaikut­tavia tekijöitä

Suunni­telmien tarkkuustaso vaikuttaa keskei­sesti elinkaa­riar­vioinnin luotet­ta­vuuteen. Esimer­kiksi luonnos­vai­heessa suunni­tel­mista saatavat arvioinnin lähtö­tiedot ovat usein vielä puutteel­lisia tai perus­tuvat oletuksiin, jotka vaikut­tavat arvioinnin luotet­ta­vuuteen heiken­tä­västi. Ennen materi­aa­li­mää­rit­te­lyjen tarken­tu­mista käytetään arvioin­neissa taval­li­sesti päästö­tie­to­kan­tojen tauluk­koarvoja. Päästö­tie­to­kan­tojen keski­mää­räisten arvojen käyttö voi johtaa poikkeamiin raken­net­tavan kohteen todel­li­sista päästöistä.

Eri päästö­tie­to­kan­tojen materi­aa­li­tiedot eivät välttä­mättä ole vertai­lu­kel­poisia keskenään. Myöskään täysin suunnit­te­lua­sia­kir­joissa esitetyn mukaisia materi­aaleja ei välttä­mättä päästö­tie­to­kan­noista löydy. Tällöin arvioinnin tekijä joutuu valit­semaan arviointiin parhaiten suunnit­te­lua­sia­kir­joissa esitettyä materi­aalia kuvaavan päästö­tiedon käytet­täessä päästö­tie­to­kan­tojen tauluk­koarvoja. Arvioin­nissa tehtävät yleis­tykset heiken­tävät tulosten tarkkuutta ja luotettavuutta.

Pohdinta

Raken­nuksen elinkaaren vähähii­li­syyteen vaikut­tavat erityi­sesti rakenne- ja tilarat­kaisut, energia­te­hokkuus, käytettävä päästö­tieto sekä arvioin­ti­jakson pituus.

Elinkaaren vähähii­li­syyden arvioin­neissa on suosi­tel­tavaa käyttää suunnit­te­lu­tie­toihin perus­tuvaa mahdol­li­simman hyvin arvioi­tavan kohteen ominai­suuksia kuvaavaa saata­villa olevaa päästö­tietoa. Päästö­tie­to­kan­tojen tauluk­koar­vojen käyttö on perus­teltua silloin, kun materi­aa­li­tietoja ei ole vielä suunni­tel­missa yksilöity tarkasti tai materi­aa­lista ei ole saata­villa tarkempia päästötietoja.

Kun käytetään päästö­tie­to­kan­tojen tauluk­koarvoja on tarpeen ymmärtää mihin päästö­tiedon tauluk­koarvo perustuu ja mitkä seikat ovat merkit­täviä arvioin­ti­tu­loksen kannalta. Samaan raken­nukseen tehty päästö­tie­to­kan­tojen vertailu on hyvä keino syventää ymmär­rystä päästö­tie­to­kan­tojen sisäl­löstä ja käytet­tävän päästö­tiedon vaiku­tuk­sista arvioinnin tuloksiin. 

Arvioin­ti­tu­losten luotet­ta­vuutta heiken­tävät mahdol­liset puutteet ja virheet materiaali-, määrä- ja päästö­tie­doissa. Virheitä näihin tietoihin arvioin­ti­pro­ses­sissa voivat aiheuttaa esimer­kiksi suunnit­te­lua­sia­kir­jojen virheel­linen tulkinta, tieto­mallin tiedon­siir­rossa tapah­tuvat virheet tai tieto­mal­lissa piilevät puutteet, erillisten työka­lujen käytön seurauksena lisään­tyvät työvaiheet sekä inhimil­liset virheet, jotka liittyvät manuaa­liseen tiedon­siirtoon arviointiprosessissa.

Lopuksi

Oppimisen ja kehit­tä­misen näkökul­masta kiinnos­tavia aiheita ovat elinkaa­riar­viointiin liittyvien lasken­tojen automa­ti­soinnin mahdol­li­suudet. Olisiko materi­aalien määrit­tä­mistä, määrä­las­kentaa ja elinkaa­riar­viointia mahdol­lista integroida enemmän tai jopa kokonaan tehtä­väksi suunnit­teluun käytet­tävän ohjel­miston sisäi­sillä toiminnoilla?

Tavoite raken­nuksen vähähii­li­syyden arvioinnin sisäl­lyt­tä­mi­sestä osaksi raken­nus­mää­räyksiä lisännee tulevai­suu­dessa tarvetta esimer­kiksi raken­nus­suun­nit­telun oheis­tuot­teena synty­välle elinkaa­riar­vioin­nille. Riippuen tieto­mal­lin­nus­oh­jel­mis­tosta, on niissä jo tällä hetkellä erinäinen määrä toimin­nal­li­suuksia, joiden avulla suunnit­telija voi tarvit­taessa muokata tieto­si­sältöä elinkaa­riar­vioinnin tarpeita vastaa­vaksi. Arvioin­ti­pro­sessin tehok­kuutta ja tulosten luotet­ta­vuutta lisäisi suunnit­te­luoh­jel­mis­tojen ja työta­pojen kehit­ty­minen siten, että elinkaa­riar­viointi tai vähin­täänkin siihen liittyvä määrä­las­kenta sisäl­tyisi tieto­mal­lin­ta­misen työnkulkuun.

Kuvio 2. Esimerkkikohteen elinkaariarvioinnin vaiheet ja prosessin kehitysskenaario. Tulevaisuudessa arviointiprosessin kytkeminen ja automatisointi tietomallinnuksen työvaiheisiin voisi sisällyttää elinkaariarvioinnin tietomalliin.
Kuvio 2. Esimerk­ki­kohteen elinkaa­riar­vioinnin vaiheet ja prosessin kehityss­ke­naario. Tulevai­suu­dessa arvioin­ti­pro­sessin kytke­minen ja automa­ti­sointi tieto­mal­lin­nuksen työvai­heisiin voisi sisäl­lyttää elinkaa­riar­vioinnin tietomalliin. 

Raken­nuksen vähähii­li­syyden arviointia kaavaillaan osaksi raken­ta­misen määräys­ten­mu­kai­suuden osoit­ta­mista raken­nus­lu­pa­vai­heessa laadit­ta­valla ilmas­to­sel­vi­tyk­sellä. Raken­nuk­sesta laadittava ilmas­to­sel­vitys yhdessä muiden raken­nus­lu­pa­vaiheen vaati­musten ja kasvavien tieto­mal­lin­nus­ta­voit­teiden kanssa lisännee tarvetta käynnistää hankkeiden suunnittelu entistä varhai­sem­massa vaiheessa ennen raken­ta­misen aloittamista.

Suunnit­te­li­joiden osalta tulevat muutokset vaativat ainakin oman osaamisen ja työta­pojen kehit­tä­mistä tulevia vaati­muksia vastaa­viksi. Muutosten seurauksena suunnit­te­lu­pro­sessin tehos­ta­mi­selle muodos­tunee lisätar­peita, joka näkynee myös suunnit­te­lu­työ­ka­lujen kehittymisenä.

Lähteet

[1] Ympäris­tö­mi­nis­teriö. 2019. Ympäris­tö­mi­nis­teriön julkaisuja 2019:22. Raken­nuksen vähähii­li­syyden arviointimenetelmä.

[2] Ympäris­tö­mi­nis­teriö. n/d. Vähähii­lisen raken­ta­misen tiekartta. Verkkosivu. Viitattu 20.4.2022. https://ym.fi/vahahiilisen-rakentamisen-tiekartta.

[3] Oikeus­mi­nis­teriö. 2021. Lausun­to­pyyntö: Ehdotus ympäris­tö­mi­nis­teriön asetuk­seksi raken­nuksen ilmas­to­sel­vi­tyk­sestä. Diaari­numero: VN/14758/2021. https://www.lausuntopalvelu.fi/FI/Proposal/Participation?proposalId=0b297461-cdee-4657-9a4e-d2791315257d.

[4] Ympäris­tö­mi­nis­teriö. 2021. Kaavoitus- ja raken­ta­mislaki lausun­noille. Verkkosivu, tiedote 27.9.2021. https://ym.fi/-/kaavoitus-ja-rakentamislaki-lausunnoille.


Kirjoittaja:
Jani Huovinen, lehtori, Karelia-ammattikorkeakoulu