JARI HÄMÄLÄINEN ENERGIAN KÄYTTÖ RUOTSIN RAKENNUSTYÖMAILLA Kandidaatintyö

Transkriptio

1 JARI HÄMÄLÄINEN ENERGIAN KÄYTTÖ RUOTSIN RAKENNUSTYÖMAILLA Kandidaatintyö

2 II TIIVISTELMÄ TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO Rakennustekniikan koulutusohjelma HÄMÄLÄINEN, JARI: Energian käyttö Ruotsin rakennustyömailla Kandidaatintyö, 38 sivua Joulukuu 2011 Pääaine: Rakennesuunnittelu Tarkastaja: Tekniikan lisensiaatti Olli Teriö Avainsanat: Ruotsi, energia, lämmitys, kuivatus, sääsuojaus, rakentaminen Tämän kandidaatintyön oli tarkoitus olla esitutkimus tulevalle diplomityölle. Kandidaatintyö pyrki selvittämään, kuinka Ruotsin rakennustyömailla käytetään energiaa. Tarkoituksena oli käydä läpi myös rakennustyömailla käytettäviä lämmitysja kuivatuslaitteita, mitkä vaikuttavat suuresti rakennustyömaan energian käytön määrään sekä rakennusaikaisiin kustannuksiin. Osana työtä selvitettiin millaisiin kehityshankkeisiin Ruotsissa on ryhdytty, jotta energiaa voitaisiin säästää nimenomaan rakennusaikana rakennustyömaalla. Ruotsalaiset ovat kiinnittäneet paljon huomiota ympäristöystävälliseen toimintaan. Ruotsissa ympäristöystävällisiä ratkaisuja on tuettu ja ruotsalaiset suosivat kulutustottumuksillaan ympäristöystävällisiä tuotteita. Ruotsalaiset rakennusliikkeet pyrkivät luomaan imagoa ympäristöystävällisinä rakentajina. Tähän mennessä keinoja ovat olleet pääasiassa sähköenergian tuottamistavan valinta ja logistiikan osa-alueen kehittäminen. Työmaa-aikaista energian kulutusta on yritetty pienentää, mutta vastaan on tullut vertailun suorittaminen eri kohteiden välillä ja raja-arvojen määrittäminen. Rakentamisessa jokainen kohde on aina erilainen; sekä rakennuspaikka että -ajankohta vaihtelevat. Rakentamisajankohdalla on suuri merkitys energian käyttöön. Ajankohdalla voidaan vaikuttaa lämmittämisen, kuivattamisen ja valaistuksen määrään. Talvella rakennettaessa tarvitaan aina lämmitystä, jolloin energian käytön suuruuteen voidaan vaikuttaa lähinnä lämmitysmenetelmällä ja rakennuksen tiiveydellä. Suurimmat energian kuluttajat rakennusaikaisessa lämmityksessä ovat liiallinen lämmittäminen, rakennuksen vaipassa olevat aukot, lämmön epätasainen jakautuminen sekä hallitsematon ilmanvaihto. Rakentamisajankohta vaikuttaa myös rakennuksen kuivatusmenetelmiin. Koneellisien tilakuivaimien käyttö tulee kyseeseen yleensä vain syksyisin tai nopeuttamaan kuivumisprosessia. Lämmittimiä yhdessä ilmanvaihdon kanssa käytetään yleisimmin kuivattamiseen, tämä ei aina ole energiatehokkain menetelmä. Ruotsissa rakennuskuivaintekniikka on kehittynyttä, mistä kertovat useat ruotsalaiset rakennuskuivain merkit esimerkiksi Munters, Corroventa, Veab ja El Björn. Rakennustyömailla koneellisten kuivainten käytöstä ei löydy kunnolla tietoutta. Kuivatusasiantuntijat ovat pääasiassa erikoistuneet korjausrakentamisen puolelle. Uudisrakentamisen puolella kuivatusta voidaan pienentää huomattavasti sääsuojauksella. Sääsuojaus on rakennustyömaan arkipäivää, tämän vuoksi sääsuojaus tulee suunnitella kunnolla.

3 III ALKUSANAT Tämä kandidaatintyö on tehty Tampereen teknillisen yliopiston Rakennustekniikan laitoksen rakennustuotannon ja -talouden yksikköön. Tutkimuksen ohjaajana ja tarkastajana toimi Tekniikan lisensiaatti Olli Teriö Tampereen teknillisestä yliopistosta. Kiitän kaikkia hankkeessa mukana olleita. Erityiskiitos kuuluu Olli Teriölle ja Hämeen Rakennuskone Oy:stä mukana olleille. Tampereella Jari Hämäläinen

4 SISÄLLYS 1 JOHDANTO Tausta Tavoite ja rajaus Suoritus ENERGIAN KÄYTÖN JAKAANTUMINEN TYÖMAA-AIKAINEN ENERGIAN KULUTUS KUIVATUSMENETELMÄT Rakennuksen kuivattaminen Kuivattamisen suunnittelu Lämmitys ja ilmanvaihto Ilmankuivaimet Kondenssikuivain Absorptiokuivain Yhdistelmäkuivain Terminenkuivain Mikroaaltokuivain Infrapunakuivain Betonin lämmityskaapeli Kuivattaminen radioaaltojen avulla Sähkö-osmoosiin perustuva kuivaus Kuivatuksen valvonta LÄMMITYSTARVE JA ENERGIAN SÄÄSTÖMAHDOLLISUUDET Lämmitystarve Lämpövuodot Energiansäästömahdollisuudet Valaistus Työmaatilat Kontit / väliaikaiset varastotilat Koneet Kuivatus Lämmitys Tiedottaminen ja arviointi LÄMMITYSMENETELMÄT Menetelmä vaihtoehdot Kaukolämpö Nestekaasulämmitys RAKENNUKSEN SÄÄSUOJAUS Sääsuojauksen merkitys Sääsuojat KEHITYSHANKKEITA Betonin kuivuminen Sementti määrän merkitys betonissa Betonin uudelleen kastuminen Betonin kuivattaminen Työmaatilojen energian kulutuksen pienentäminen Parannusehdotukset työmaatiloihin energiansäästämiseksi...32

5 8.3 Lämmityslangan käyttö betonilattian kuivatuksessa POHDINTA Tulosten yhteenveto Jatkotutkimukset LÄHTEET

6 6 TERMIT JA NIIDEN MÄÄRITELMÄT Työmaatila Sääsuoja Sääsuojaus Tilapäinen rakennus, joka sisältää työmaa-aikaiset sosiaalitilat ja muut työmaan toimintaan liittyvät tilat Rakenteellinen suoja haitallisia sääoloja vastaan Säältä, kuten vedeltä, lumelta ja UV-säteiltä suojaaminen Kevyt peite Kevyt rakenteinen suojapeite, paino tyypillisesti alle 200g/m 2 Eristepeite RH WC-suhde LTO U-arvo Kaksi tiivistä peitettä, joiden välissä eristekerros, on liitettynä yhteen Suhteellinen kosteus (relative humidity) Vesi-sementtisuhde betonissa Lämmön talteenotto Lämmönläpäisykerroin W/(K m²)

7 7 1 JOHDANTO 1.1 Tausta Tämän kandidaatintyön tarkoitus oli selvittää ja ohjata tulevaa diplomityötä. Diplomityö tulee käsittelemään rakennusaikaisen energian käytön vähentämisen keinoja sekä rakennustyömailla käytettävän energian määrän selvittämisen. Paineet energian käytön vähentämiselle ovat tulleet suuremmiksi niin hallinnon kuin taloudellisten tekijöiden kautta. Yrityksille energiatehokas rakentaminen tarkoittaa kilpailukyvyn nousua sekä ympäristöystävällisempää imagoa. Diplomityö on tarkoitus tehdä rakennustoimisto Pohjolan ja Hämeen Rakennuskone Oy:n kanssa. Jotta diplomityö voitaisiin kohdistaa tutkimaan oikeita ja hyödyllisiä asioita, niin taustaselvitykseksi tarvitaan toimintamalli toisesta maasta, jossa asioita on jo mietitty. Kandidaatintyössä valittiin tutkittavaksi maaksi Ruotsi, sillä se on ilmastoltaan ja lainsäädännöltään samankaltainen maa Suomen kanssa. Suomessa käytetään paljon ruotsalaisia koneita, kuten rakennuskuivaimia ja lämmittimiä. Ruotsalaisilla ovat energia- ja ympäristökysymykset olleet esillä jo pitkään, joten Ruotsi soveltuu hyvin suunnan näyttäjäksi myös rakennusaikaisen energian säästön puolella. 1.2 Tavoite ja rajaus Työssä päätavoitteena selvittää Ruotsin rakennustyömailla tällä hetkellä käytettävän energian määrä ja keinot energian käytön vähentämiseksi. Työssä osatavoitteena olivat: selvittää, mitkä ovat Ruotsissa käytettävät rakennuslämmittimet ja -kuivaimet tutkia kuinka kuivatus järjestetään energiatehokkaasti sekä vertailla eri menetelmiä tutkia, mihin asioihin tulee erityisesti kiinnittää huomiota, jotta energian kulutuksessa saadaan suurimmat säästöt aikaiseksi pyrkiä selvittämään onko Ruotsissa käytössä tai kokeilussa joitakin erityiskeinoja energian kulutuksen pienentämiseksi. 1.3 Suoritus Kirjallisen materiaalin löytyminen oli heikkoa, sillä monet painetut teoksen olivat liian vanhoja työssä hyödynnettäviksi. Tämän vuoksi työn suoritus rajoittui pääasiassa ruotsalaisilta internet sivuilta löytyvään materiaalin, kuten opinnäytetöihin ja rakentajien, valmistajien ja hallinnon sivustoiden materiaaliin. Työssä oli mukana myös yksi kysymyslomakkeella suoritettu haastattelu ruotsalaisen kuivausalan yrityksen edustajalta.

8 8 2 ENERGIAN KÄYTÖN JAKAANTUMINEN Energian käytön vähentäminen on ollut jo pitkään esillä EU:ssa, joko suoranaisesti tai päästönormien kautta. Ruotsin alkanut EU-puheenjohtajuuskausi toi osaltaan vauhtia ympäristökysymyksiin ja energiansäästöön. Ruotsin puheenjohtajuuskauden tavoitteena oli saada aikaan Kööpenhaminassa järjestettävään YK:n ilmastokokoukseen joulukuuhun 2009 mennessä kansainvälinen sopimus kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisestä vuoden 2012 jälkeen. Kioton ilmastopöytäkirja umpeutuu vuonna EU:n tavoitteena on vähentää unionin kasvihuonekaasupäästöjä 30 prosenttia vuoteen 2020 mennessä vuoden 1990 tasolta. Edellytyksenä on, että tästä saadaan aikaan kansainvälinen sopimus [17]. Kööpenhaminan kokous ei kuitenkaan vastannut EU:n sille asettamia tavoitteita. Päästöjen vähennystavoite jäi Kööpenhaminan kokouksen jälkeen 20 prosenttiin. EU:n tavoitteisiin tarvitaan todellisia ponnisteluja monelta taholta. Rakennusala Ruotsissa on aikaisemmin kehittänyt lähinnä logistiikan osa-aluetta. Rakennustyömaan energiankäytön valvonta on ollut vähäistä. Tiukentuvien energian kulutusvaatimusten takia rakennusliikkeidenkin on osallistuttava energiansäästötoimiin. Yritykset ovat kiinnittäneet huomioita energian kulutukseen myös kasvaneen energian hinnan kautta. Rakentamisessa jatkuvat muutokset hankaloittavat pysyvien ratkaisuiden tekemistä. Mikäli pysyviä ratkaisuja halutaan tehdä tulevat ne kohdistaa rakennusliikkeiden toimintamalleihin ja rakennustyömaan tavarantoimittajille. Rakentamisessa tulee muistaa, että ei kannata tehdä sellaisia muutoksia, jotka eivät tule maksamaan itseään takaisin. Esimerkiksi vain yhdessä työvaiheessa käytettävää sähkötyökalua ei välttämättä kannata vaihtaa uuteen ennen kuin laitteen käyttöikä on saavutettu. Ruotsissa 40 % energian käytöstä suuntautuu asuin- ja julkisiin rakennuksiin. Kyseisestä määrästä 85 % menee käytönaikaiseen kulutukseen ja loput 15 % kuluu rakentamisvaiheen eri prosesseissa [5]. Vuonna 2004 Ruotsissa rakennusala käytti yhteensä MWh energiaa. Tämä vastaisi noin omakotitalon lämmittämiseen ( kwh/vuosi) tarvittavaa energiamäärää [1]. Kuljetuspuolella käytettiin koko alan käyttämästä määrästä 32 % eli MWh. Kuljetuspuolella energiamäärä polttoaineeksi muutettuna tarkoittaa m 3 bensiiniä ja m 3 dieseliä [1]. Kuljetuspuolella on potentiaalia energian vähentämiseen, mikä on jo huomattu Ruotsissa. Kaiken kaikkiaan rakennusalalla kulutettiin bensiiniä m 3 ja dieseliä m 3 eli noin kaksinkertaisesti kuljetuspuolen käyttämän määrän. Isoin osa kuitenkin tästä polttoainemäärästä kuluu infra -rakentamisen puolella. Tähän energian kulutukseen voitaisiin vaikuttaa parhaiten maankäytön suunnittelun puolella. Maankäytössä tulisi suunnitella korkeusasemat sellaisiksi, että turhilta maansiirroilta vältyttäisiin. Maansiirtoja kuitenkin joudutaan tekemään, jolloin siirtomatkoihin tulisi suunnittelupuolella kiinnittää myös huomiota. Nestekaasun käytön rakennusalalla on arvioitu olevan 3000 tonnia. Tämä on energiaksi muutettuna MWh. Biopolttoaineita käytettiin lähes saman verran kuin nestekaasuakin eli MWh. Myös kaukolämmön kulutus on samalla tasolla nestekaasun ja biopolttoaineiden kanssa eli MWh. Sähkön käyttö on huomattavasti suurempaa edellisiin energia muotoihin verrattuna eli MWh. Sähkön käyttö on noin 15 % rakennusalan kokonaisenergian kulutuksesta [1].

9 9 Energian kulutus energiamuodoittain maakaasu 9 % 3 % 15 % nestekaasu biopolttoaine kaukolämpö 47 % 23 % sähkö bensiini diesel polttoöljy Kuva 1. Energian kulutuksen jakaantuminen Ruotsissa koko rakennusalalla energiamuodoittain. Yllä olevassa kuvassa on koko rakennusalan käyttämä energian määrä. Mikäli kuvasta rajataan pois logistiikan ja infra -rakentamisen käyttämä energia eli käytännössä dieselin ja bensiinin osuudet, niin saadaan arvio kuinka paljon kuluu energiaa runkoja sisävaiheen rakentamisessa. Kuvasta arvioituna osuus olisi 30 % koko rakennusalalla käytetystä energiasta. Tästä määrästä puolet on sähköenergian käyttöä. Alla oleva kuvaaja osoittaa, että kuljetus ja maansiirtokoneet käyttävät lähes kaiken dieselin ja bensiinin, eivätkä juurikaan muita energia muotoja. Alla olevassa kuvassa osa-alue muut sisältää muun muassa sähkökäyttöisten työkoneiden ja lämmittimien sekä työmaan valaistuksen kuluttaman energian. Osa-alueesta muut nähdään, että rakennusaikaisen sähkön kulutus suurinta. Toisen merkittävän kulutuksen muodostaa lämmitysöljyn käyttö. Työmaa-aikaisilla toimilla voidaan oleellisesti vaikuttaa sähkön kulutukseen. Energian käytön jakaantuminen Energia [MWh] biopolttoaine kaukolämpö maakaasu polttoöljy sähkö nestekaasu diesel bensiini 0 kuljetus työkoneet muut Kuva 2. Energiankäytön jakaantuminen osa-alueisiin koko rakennusalalla [2].

10 10 3 TYÖMAA-AIKAINEN ENERGIAN KULUTUS Työmaan runko- ja sisätyövaiheiden energian kulutus on noin 30 % koko rakentamisessa käytettävästä energiasta. Tästä määrästä puolet kuluu sähköenergiana. Sähköenergiaa käyttävät valaistus, sähkölämmittimet, kuivaimet ja monet työkoneet. Arviot erityyppisten työmaiden työmaa-aikaisen energiankulutuksen määrästä vaihtelevat suuresti. Tämä johtuu osaltaan rakentamisen ajankohdan ja rakennuspaikan vaihteluista. Suurin syy vaihteleviin arvioihin on kuitenkin luotettavien tutkimusten vähäinen määrä. Arvot rakentamisessa käytetyistä energiamääristä helpottaisivat vertailua hankkeiden välillä. Tällöin myös onnistuneet sääsuojausratkaisut näkyisivät vertailussa. NCC on tehnyt energian käytön tutkimuksen kuudesta asuinkerrostalokohteesta. Tutkimuksessa ei ole eritelty tarkemmin energiankäytön jakautumista. Tuloksena saatiin, että energiaa käytetään rakentamiseen keskimäärin 73 kwh/m 2 [5]. Tämä tarkoittaa noin 25 kwh/m 3. Eräässä opinnäytetyössä Ruotsissa on tutkittu sähköenergian käytön jakaantumista: noin 70 % kerrostalorakentamisessa käytettävästä sähköstä menee työmaakoppien lämmitykseen ja valaistukseen [6]. Samassa tutkimuksessa on todettu, että modernilla rakentamisella voidaan tehdä säästöjä sähköenergian kulutukseen arviolta 40 % [6]. Tämä tarkoittaa säästömahdollisuutena Ruotsissa vuositasolla yli MWh, kun yhteensä sähkönkulutus rakennustyömaalla on noin MWh. Tutkimus ainakin osoittaa, että jo pelkästään kiinnittämällä erityishuomiota valojen ja lämmittimien käyttöön voidaan saada aikaiseksi merkittäviä säästöjä. Alla olevista kaavioista voidaan nähdä, kuinka sähköenergian kulutus jakautuu työmaalla. Kaaviosta voidaan päätellä, että sähköenergian kulutus on lähes yhtä suurta runko- ja sisätyövaiheessa. Sähkön kulutuksen jakaantuminen eri rakennusvaiheissa 2 % 52 % 46 % Perustus Runko Sisätyö Kuva 3. Sähköenergiankäytön jakautuminen eräässä ruotsalaisessa rakennuskohteessa erirakennusvaiheissa (työmaatilat eivät lukeudu mukaan) [6].

11 11 Kuvasta 4 nähdään sähköenergian käytön jakautuminen: kaksi viidesosaa menee työmaatiloihin, neljäsosa menee valaistukseen, pieni osa menee torninosturin käyttöön ja loput muihin työmaan aikaisiin koneisiin. Lämmityskauden aikana sisävalaistus tuo lämpöä ja toimii näin sähkölämmittimien tavoin sisätyövaiheessa. Väliaikaisten työmaatilojen energian käyttö on huomattavin yksittäinen sähköenergian kuluttaja. Sähköenergian käyttö 4 % 27 % 41 % Torninosturi Muut Valaistus Työmaatilat 28 % Kuva 4. Runkovaiheen sähköenergian kulutuksen jakautuminen eräässä uudiskerrostalo kohteessa [6]. Ruotsalaisissa tutkimuksissa on tutkittu, että työmaatilat vievät sähköä paljon. Suurimmat arviot ovat kwh / vuosi / työmaatila. Arviot sisältävät myös käyttösähkön.

12 12 4 KUIVATUSMENETELMÄT 4.1 Rakennuksen kuivattaminen Rakennuksen kuivattamisen pääperiaatteena voidaan pitää kosteuden siirtämistä ilmavirran mukana pois rakenteesta ja kuivatettavasta tilasta. Kuivuminen on mahdollista vain, jos kuivumisolosuhteet ovat suotuisat. Tämä tarkoittaa, että ilman suhteellisenkosteuden on oltava alhainen. Ilman suhteellisenkosteuden alhaisena pitäminen ei aina ole itsestään selvyys, sillä rakentamisen aikana ilmaan tuodut kosteuslisät vaihtelevat suuresti. Tällöin myös ilman kuivattamisen keinoja on tehostettava. Kuivatuksen tärkeys on tullut Ruotsissa esille erilaisten home- ja mikrobivaurioiden yleistyttyä. Ruotsissa vaatimuksena on kosteusmittaus ennen pinnoittamista, jotta vältettäisiin kosteuden aiheuttamat ongelmat. Rakenteen kosteuspitoisuuden alentamiseen on useita keinoja. Tehottomilla keinoilla tuhlataan ylimääräistä energiaa ja aikaa. Oikean kuivatustavan valinta edellyttää kuivatuksen huomiointia jo suunnitteluvaiheessa muun muassa aikataulutuksessa ja rakennusmateriaaleja valittaessa. Kuivatuksessa tilaajan rooli nousee esille. Hankkeen tilaajan tulee valvoa ja tiedostaa riskit, jolloin kiinnitettäisiin enemmän huomiota kosteusasioihin. Kun tilaaja tiedostaa kuivatukseen liittyvät asiat, hän voi vaatia parempaa sääsuojausta ja muita kuivana pitoon sekä kuivatukseen liittyviä asioita [11]. Kuivattamista tarvitaan koko rakentamisen ajan. Runkovaiheessa kosteutta tulee betonivaluista ja sadevesistä. Erilaiset sisätyövaiheet, kuten tasoitteet, rappaukset ja pintavalut, tuovat suuren määrän kosteutta rakennuksen sisäilmaan rakentamisen myöhemmässä vaiheessa. Ruotsissa käytetään kuivatukseen hyvin samantapaisia laitteita ja menetelmiä kuin Suomessakin [3]. Uudisrakentamisessa käytetyimmät kuivaintyypit ovat tilakuivaimet: kondenssikuivain ja absorptiokuivain. Kondenssikuivaimien käyttö on yleisintä. Tilakuivauskohteissa uudisrakentamispuolella käytetään 98 % tapauksista kondenssikuivaimia [4]. Koko rakentamisen ajan rakennukseen tuodaan lisää kosteutta. Tämän vuoksi tulee huolehtia, että kosteuspitoisuudet ennen pinnoitusta ovat riittävän alhaiset. Tarvittaessa lisäkosteutta tulee poistaa pinnoitusvaiheenkin aikana lisäämällä kuivaimia tai tehostamalla ilmanvaihtoa. Aina ei riitä, että tarkastellaan rakenteessa olevaa kosteutta, vaan tulisi myös huomioida rakenteeseen tuotava kosteus Kuivattamisen suunnittelu Kuivattaminen rakennustyömailla vaatii suunnitelmallisuutta, sillä kosteuslähteitä rakennusaikana on paljon. Lyhyimpään kuivatusaikaan ei päästä pelkästään optimaalisilla kuivatusolosuhteilla vaan lisäkosteuslähteet tulee minimoida. Kosteuslähteiden minimointi tarkoittaa hyvää rakennuksen ja materiaalien sääsuojausta. Suunnittelua ei voida täysin tehdä ennen rakentamista, sillä olosuhteiden muutokset vaikuttavat voimakkaasti kuivumiseen. Hyvään kuivatus tulokseen päästään, kun pidetään kuivumisolosuhteet hyvinä koko rakentamisen ajan. Suunnittelussa tulisi ainakin huomioida etukäteen seuraavat asiat [11]: laskelma riittävän alhaisesta kosteuspitoisuudesta lattiapinnoitteen alla, esimerkiksi muovimattoja käytettäessä

13 13 laskelma eri materiaalien kuivatusajoista tiedot, miten ilmatiiveys saavutetaan ja tulevat kosteusvuodot voidaan ehkäistä katto- ja holvivesien sekä ikkuna-alueidenvesien ohjaus katemateriaali kattokaltevuuden mukaan materiaalien käsittely oikeiden materiaalien käyttö, käytetään materiaaleja joiden kosteusominaisuudet tiedetään. Vuodenaika vaikuttaa suuresti kuivatustarpeeseen ja kuivatusmenetelmän valintaan. Kuivatukseen vaikuttavia asioita ovat [11]: rakennuksen suunnittelu ja geometria rakennuksen kuivausmenetelmä käytettävät materiaalit pinnoitus vuodenaika kuivatusprosessin vaihe Vesihöyrypitoisuudet vaihtelevat ilmassa eri vuodenaikoina ja näin ollen kuivatus riippuu oleellisesti ilman vesihöyryn määrästä ja lämpötilasta. Esimerkiksi pakkasilmaa lämmitettäessä saadaan alhaisen vesihöyryn omaavaa ilmaa kuivatuskäyttöön, kun puolestaan kesällä vastaavalla lämpötilalla vesihöyrypitoisuus on huomattavasti suurempi. Taulukko 1. Vesihöyrypitoisuus lämpötilan ja suhteellisen kosteuden mukaan. Yllä olevasta taulukosta nähdään, että lämpötilan ollessa 20 ºC ja suhteellinen kosteus 50 %, niin ilman vesihöyrypitoisuus on 8,6 g/m 3. Yleensä syksyisin ulkoilman suhteellinen kosteus on 80 % - 90 %, jolloin käytännössä ulkoilmanilman on oltava alle 10 asteista, jotta tehokkaat kuivumisolosuhteet voidaan pitää yllä ilmanvaihdon ja lämmityksen avulla.

14 Lämmitys ja ilmanvaihto Lämmitystä ja ilmanvaihtoa käytetään aina kuivattamiseen rakentamisen aikana. Ilmanvaihdon määrä vaihtelee suuresti. Varsinkin kylmänä aikana ilmanvaihto lisää huomattavasti lämmityskuluja eikä välttämättä takaa hyviä kuivatusoloja. Ilmanvaihtoa tapahtuu sekä tahattomasti että tarkoituksellisesti. Rakenteen tiiveydellä voidaan vaikuttaa hallittuun kosteuden poistamiseen [11]. Hyödyt kuivatettaessa pelkällä ilmanvaihdolla [11]: yksinkertainen ja helppo tapa alhaiset käyttökustannukset sisäilman vaihtuvuus. Haitat kuivatettaessa pelkällä ilmanvaihdolla [11]: vaikea valvoa kuivausta ilman koneellista ilmanvaihtoa toimii huonommin kesällä, kun vesihöyrypitoisuus on korkea talvella energian tuhlausta. Hyödyt kuivatettaessa ilmanvaihdolla sekä lämmityksellä [11]: sähkölämmitys vaatii vain vähän valvontaa yksinkertainen ja hyväksi todettu menetelmä nopeuttaa betonin kovettumista kaukolämpöpuhaltimien luotettavuus on hyvä diesel-lämmittimet ovat tehokkaita erittäin tehokas menetelmä talvella. Haitat kuivatettaessa ilmanvaihdolla sekä lämmityksellä [11]: sähkölämmityksen kalleus ja rajallinen lämmitysteho propaanipuhaltimista vettä ja palamisen epäpuhtauksia tilaan diesel-lämmittimien luotettavuus, melu ja huolto lämpöä kuluu hukkaan ilmanvaihdon myötä kaukolämpölaitteiden mahdolliset vuodot lämpimän ilman jakaminen tasaisesti voi olla vaikeaa. Lämmittimillä kuivattaessa kuivatustehon laskennassa käytetään Ruotsissa arvoa W/m 2, tilan korkeuden ollessa maksimissaan 3,4m. Kuivan- ja lämpimänilman noustessa ylöspäin, tulee huolehtia laitteiden oikeanlaisesta sijoituksesta ja tarvittavista tilan osastoinneista [11]. 4.2 Ilmankuivaimet Kondenssikuivain Kondenssikuivain on Ruotsissa rakennusalalla koneellisista kuivaimista käytetyin laite. Kondenssikuivaimen käyttö soveltuu vain yli 15 asteen lämpötiloihin, alhaisemmissa lämpötiloissa kuivatusteho huononee selkeästi [11].

15 15 Kuva 5. Kondenssikuivaimen toimintaperiaate [14]. Kondenssikuivaimessa lämmin- ja kosteailma johdetaan jäähdytetyn kennoston läpi, jolloin kennoston pintaan tiivistyy vettä. Vesi johdetaan kennoston alla olevaan astiaan tai letkua pitkin pois tilasta. Kuivunut ilma johdetaan lämmitettynä takaisin huoneilmaan Absorptiokuivain Absorptiokuivaimen käyttö on yleistynyt varsinkin korjausrakentamisen puolella, uudisrakentamisen puolella absorptiokuivaimen käyttö on vielä vähäistä. Absorptiokuivaimen sisällä pyörii hygroskooppisesta aineesta tehty levy. Levyn pyörintänopeus on noin 10 kierrosta tunnissa. Levy ohittaa kaksi ilmavirtaa. Toinen on kosteailma, mikä puhalletaan levyn läpi jättäen kosteuden levyyn. Toinen ilmavirta puolestaan kuivattaa levyn puhaltamalla lämmitettyä ilmaa läpi vastakkaiseen suuntaan. Ruotsissa laitetta käytetään pääasiassa vesivahinkojen yhteydessä ja lämpötilan alittaessa 15 astetta. Lämpötilan ollessa 5-15 ºC ja RH 50 % on absorptiokuivaimella nelinkertainen kuivatuskapasiteetti verrattuna kondenssikuivaimeen [11]. Absorptiokuivainta voidaan pääasiallisesti käyttää kahdella tavalla: imemällä kosteaa ilmaa rakenteista tai puhaltamalla ilmaa rakenteisiin. Yleisimmin uudisrakennuspuolella käytetään absorptiokuivainta pelkästään kosteuden poistoon, jolloin imetään kosteaa ilmaa ja puhalletaan kuivatettu ilma takaisin tilaan. Erotettu kostea ilma johdetaan tilasta pois. Kuva 6. Absorptiokuivaimen toimintaperiaate [13].

16 Yhdistelmäkuivain Yhdistelmäkuivaimella tarkoitetaan kuivainta, mikä toimii kuin absorptiokuivain, mutta märkää ilmaa ei puhalleta ulos vaan se kondensoidaan ja johdetaan veden muodossa pois. Samalla laitteessa on yleensä lämmitin [12]. Tällaisessa kuivaimessa etuna on energiatehokkuus lämmityskaudella, sillä lämmintä ilmaa ei johdeta ulos. Kuivain on usein kuitenkin kuivatuskapasiteetiltaan tavallista absorptiokuivainta tehottomampi. Kuva 7. Yhdistelmäkuivaimen toimintaperiaate [14]. Ilmankuivaimien edut [11]: kuivausmahdollista korkeissa kosteuspitoisuuksissa säätömahdollisuuksia mahdollista käyttää, kun tuuletus ei ole kannattavaa tai ei auta voidaan käyttää myös lisä lämmitintä. Ilmankuivaimien haittana pidetään menetelmän herkkyyttä ulkoisille häiriöille kuten ovien avaamisille ja muille vuotoilmoille Terminenkuivain Terminenkuivain on uutta innovaatiota. Terminenkuivain on pääasiassa tarkoitettu tuulettuvien alapohjien ja ullakkotilojen kuivatukseen. Termisessä kuivaimessa lämmityslangat asennetaan esimerkiksi tuulettuvan alapohjan alapintaan. Lämmityslangat lämmittävät ilmaa rakenteen vierellä ja lämmennyt ilma tarkoittaa alentunutta kosteuspitoisuutta ilmassa. Esimerkiksi kolmen asteen lämpötilan nousu saattaa alentaa RH:ta 15 %. Kosteus siirtyy korkeammasta kosteuspitoisuudesta matalampaan. Termisessä kuivaimessa on yhdistetty tietokoneohjausyksikkö, joka valvoo kosteuspitoisuuksia, lämpötilaa, aikaa sekä asettaa kuivatuksen päälle tarvittaessa. Kosteus poistuu tuuletusaukkojen kautta lämpimän ilman mukana [14].

17 17 Kuva 8. Terminen kuivain [14] Mikroaaltokuivain Periaate mikroaaltokuivaimella on melkein sama kuin mikroaaltouunilla. Mikroaallot ovat sähkömagneettisia aaltoja, joilla on hyvin lyhyt aallonpituus. Mikroaaltokuivain lämmittää paikallisesti lattiaa ja materiaali lämpiää. Kosteus nousee lattian pinnalle ja kone välillä tuulettaa kosteutta pois. Kuva 9. Mikroaaltokuivain, liikkuu automaattisesti kiskoja pitkin korjausrakentamiskohteessa [11]. Mikroaaltokuivauksen edut [11]: nopea menetelmä, kuivumisaikaa voi lyhentää jopa 80 % nopeampi tarkoittaa säästöjä energian kulutuksessa tuhoaa sienet ja homeitiöt kuivumisajan laskeminen on melko helppoa. Mikroaaltokuivauksen haitat [11]: korkeat lämpötilat betonissa, voi vaikuttaa betonin lujuuteen menetelmän riskit: vaarallinen ihmisille ja eläimille hankala isommissa tiloissa kosteuden kulun hallinta mikroaaltojen pysäyttäminen kuivatettavan rakenteen jälkeen kuivatustyömaan eristäminen ja työmaalle pääsyn estäminen.

18 18 Koneen käyttö vaatii erityisosaamista ja suojaustoimenpiteitä. Verrattaessa muihin kuivatustapoihin mikroaaltokuivain on hyvin nopea tapa kuivattaa vaakarakenteita. Kuivainta on käytetty pääasiassa vesivahinkokohteissa [11]. Haittapuoliensa vuoksi mikroaaltokuivainten käyttö on käytännössä loppunut Infrapunakuivain Infrapunakuivain on infrapunasäteilyyn perustuva kohdekuivain. Poistaa tehokkaasti kosteutta lämmittämällä vesihöyryä läpäisevän kohteen pintaa. Nostaa kosteuden ilmaan, minkä vuoksi on syytä käyttää absorptio- tai kondenssikuivainta tilassa, jollei ilmanvaihto ole riittävä [14]. Soveltuu lähinnä korjauskohteisiin. Kuivatusala on rajallinen. Tehokas keino nopeuttaa kuivumista, etenkin pienissä kohteissa Betonin lämmityskaapeli Käytetään betonin lämmittämiseen ja kovettamiseen talvibetonoinnissa. Soveltuu lähinnä lisälämmityksenä, mutta voidaan käyttää myös ainoana betonoinnin lämmitysmuotona. Lämmityslankaa voidaan käyttää kuivatukseen pidentämällä lämmitysaikaa. Lämmityslanka nostaa betonin lämpötilaa, jolloin diffusiivisesti siirtyvän kosteuden määrä kasvaa ja rakenne kuivaa nopeammin Kuivattaminen radioaaltojen avulla Radioaaltojen avulla tapahtuva kuivattaminen soveltuu pääasiassa veden kanssa kosketuksissa olevien rakenteiden kuivattamiseen. Näin ollen radioaallot soveltuvat vain alapohjarakenteisiin, joissa on kapilaarista veden nousua. Radioaallot ovat myös terveydelle haitallisia. Tuote on vielä kehitysasteella [14] Sähkö-osmoosiin perustuva kuivaus Sähkö-osmoosiin perustuvassa kuivauksessa porataan titaanilangalle reikiä anturoihin sekä perusmuuriin. Kuparisauva painetaan maahan vähintään kahden metrin päähän alempaan tasoon kuin titaanilanka. Sauva kytketään kaapelin kautta järjestelmään, jonka jälkeen lankaan kytketään jännite. Kapilaarinen vesi lähtee hakeutumaan kohti maassa olevaa kuparisauvaa. Sähkö-osmoosia käytetään katkaisemaan kapilaarista vedennousua. Menetelmä soveltuu vanhoihin rakennuksiin, joissa lisävaluja ei voida tehdä. Menetelmä on haitallinen raudoitteille [14] Kuivatuksen valvonta Kuivatusta tulee valvoa ja tarkkailla koko ajan, jotta kuivatusolosuhteita voidaan säädellä sopiviksi olosuhteiden muuttuessa. Kuivatuksen valvonta ei ulotu pelkästään mittaamiseen, vaan koko rakennusprosessiin. Sisäilmaston mittaamisella ja materiaalien kosteuspitoisuuksien jatkuvalla tarkkailulla saadaan säästöjä, kun säädetään kuivatusolosuhteita tarpeen mukaan. Tällöin ei lämmitetä, eikä tehosteta ilmanvaihtoa tarpeettomasti.

19 19 5 LÄMMITYSTARVE JA ENERGIAN SÄÄS- TÖMAHDOLLISUUDET 5.1 Lämmitystarve Energian käyttö lämmitykseen korostuu talvisin. Alla olevasta kuvaajasta nähdään lämmitystarpeen määrän ja -ajan jakautuminen. Kuvaajasta voidaan päätellä, että rakennettaessa syyskuun ja toukokuun välillä, käytetään lähes koko ajan jonkinlaista lämmitystä. Kuva 10. Lämmitystarpeen periaatekuvaaja eri vuodenaikoina Ruotsissa [19] Lämpövuodot Eniten lämpöenergiaa kuluttavat asiat rakennuksissa ovat ilmavuodot ja johtumishäviöt. Tämän vuoksi sekä hallittu ilmanvaihto, että huolella tehty ja tiivis ulkovaippa ovat merkittävässä asemassa energiansäästömahdollisuuksia mietittäessä. Rakennustyömailla tämä tarkoittaa lämmitettävien tilojen mahdollisimman aikaista ja rakennusajan kestävää suojausta sekä rakenneosien tiivistämistä. Ikkunat ja väliaikaiset ovet tulisi asentaa rakennukseen aikaisessa vaiheessa. Kuva 11. Lämpövuodot: rakenteiden läpi tai aukkopaikoista [19].

20 Energiansäästömahdollisuudet Rakennustyömaalla energian säästökeinot ovat samankaltaiset kuin valmiissa taloissakin. Rakennusaikana yleensä keskitytään valmiin tekemiseen, eikä niinkään väliaikaisiin rakenteisiin tai suojaukseen. Pienillä asioilla voidaan tehdä suuriakin säästöjä energian kulutuksessa. Tärkeimpiä asioita ovat tiiveyden saavuttaminen, tehokas lämmitysjärjestelmä ja olosuhteiden valvonta. Olosuhteiden valvonnan avulla huomataan epäkohdat joihin tulee puuttua. Lämpötilan tarkkailulla todetaan eristyksen puutteellisuus tai riittämätön ilman kierto lämmitettävässä kohteessa. Lämpötilan tasaisena pitäminen vähentää selvästi energiankäyttöä, sillä tilan yläosassa liian korkean lämpötilan ylläpitäminen kuluttaa energiaa. Rakennustyömailla hissikuilun kautta siirtyy lämpöä tehokkaasti ylempiin tiloihin. Tällöin ylempänä on kuuma, mutta alhaalla tarvitaan lisälämmitystä. Tällöin sulkemalla hissikuilu kerroksittain voidaan pienentää yläosan lämpötilaa sekä vähentää alaosan lämmitystarvetta. Lämpötilaa laskettaessa saadaan aikaan noin 5 % säästö jokaista laskettua astetta kohden [19]. Työskentely- ja kuivumisolosuhteet täytyy kuitenkin säilyttää hyvinä. Liian korkea lämpötila haittaa tehokasta työskentelyä, vaikka kuivumisolosuhteet olisivat suotuisat. Tällöin lämpötilan laskeminen saattaa tulla kyseeseen. Lämmön talteenotolla saavutetaan suurin hyötysuhde kovilla pakkasilla. LTO auttaa silloin eniten, kun lämmitystarvekin on suurin. LTO olisi mahdollista toteuttaa myös rakennusaikaisena. Kuitenkin monet runkovaiheen lämmittimet kierrättävät sisäilmaa, eikä erillistä ilmanvaihtojärjestelmää ole vaan korvausilma tulee vuotoilmojen kautta. Ilman rakennuksen tiivistä vaippaa ja erillistä ilmanvaihtoa ei lämmön talteenottoa voida järjestää. Energiatehokkaan rakentamisen myötä rakennusalan yrityksen imago paranee ja yritysarvo kasvaa. Hankkeen kokonaiskulut voivat nousta jopa 2 %, ellei työtä tehdä energiatehokkaasti. Vastaava luku valmiilla rakennuksella tarkoittaa jopa 3-5 vuoden lämmityskustannuksia [20]. Ruotsissa tehdyissä tutkimuksissa on haastateltu eri rakennusalan toimijoita ja tultu tulokseen, että energian säästö tulisi saada laatuparametriksi jo tarjousvaiheessa. Tällöin rakennuttaja kiinnittäisi huomiota energiatehokkuuteen aikaisessa vaiheessa. Ongelmana on kuitenkin rakennusliikkeiden kiinnostuksen vähäisyys, jollei hankkeesta koidu välitöntä säästöä rahallisesti tai ajallisesti. Ongelmia tuottaa myös raportointi alihankkijoiden ja pääurakoitsijan välillä. Vertailu kohteiden kesken tuottaa myös vaikeuksia ja raja-arvojen laatiminen kullekin kohteelle on hankalaa [5]. Tällä hetkellä ei ole olemassa kunnollisia työkaluja, eikä tietoutta tehdä varmoja vertailuja hankkeiden välillä. Myös ohjekirjojen ja seurantamenetelmien puuttuminen hankaloittavat asiaa. Jokainen työmaa on aina yksilöllinen: koneet uudistuvat, menetelmät ja rakennuspaikka muuttuvat sekä ilmasto-olot vaihtelevat [20]. Varsinaista työkalua, mikä soveltuisi kaikkiin hankkeisiin, ei pystytä luomaan, mutta tärkeintä on kiinnittää huomiota energian käyttöön jatkuvasti. Kaikkien osapuolten on myös toimittava samassa hengessä ja pyrittävä kehittämään toimintaa energiatehokkaammaksi. Tietotekniikkaa kannattaa ottaa avuksi valvontaan ja seurantaan. Tietoisuuden lisääminen organisaatioiden sisällä on avainasemassa, kun uusia energiansäästökeinoja otetaan käyttöön [20]. Yleensä pelkät energiatehokkaat koneet eivät takaa energiatehokasta työtä. Oikeanlaisia työtekniikoita ja menetelmävalintoja varten tarvitaan myös kunnollisia ja luotettavia ohjeita sekä kokemusta. Tilaajalla on mahdollisuus vaikuttaa rakentamiseen vaatimalla parempia ratkaisuja ja valvomalla niiden toteutumista. Rakennuttajan aktiivisuudella energian säästötoimia kohtaan on mahdollista vaikuttaa energian kulutuksen minimointiin jo suunnitte-