STINA LINNE ULKOVAIPAN LÄMPÖTALOUTEEN VAIKUTTAVAT KORJAUSTOIMENPITEET KÄYTÄNNÖSSÄ

STINA LINNE ULKOVAIPAN LÄMPÖTALOUTEEN VAIKUTTAVAT KORJAUSTOIMENPITEET KÄYTÄNNÖSSÄ

II TIIVISTELMÄ LINNE, STINA: Ulkovaipan lämpötalouteen vaikuttavat korjaustoimenpiteet käytännössä Helmikuu 2010 Avainsanat: Lisälämmöneristäminen, lämpötalous, energiansäästö, elinkaarikustannuslaskenta, asumisviihtyvyys, laskennallinen lämmönkulutus, toteutunut lämmönkulutuksen muutos Peittävä verhous ja siihen liittyvä lisälämmöneristäminen on useimmiten pitkälle vaurioituneen julkisivun korjausmenetelmä. Teknisen kunnon parantamisen lisäksi voidaan korjauksella parantaa rakennuksen lämpötaloutta. Tällä tutkimuksella on ollut tarkoitus selvittää, kuinka paljon julkisivujen lisälämmöneristäminen todellisuudessa vaikuttaa rakenteiden lämpöenergiankulutukseen. Tutkimukseen on kerätty kohteita ympäri Suomea pääosin isännöitsijöille lähetetyillä kyselyillä. Tutkimuskohteita on 37 kiinteistöä, jotka käsittävät yhteensä 78 rakennusta. Kymmeneen kohteeseen on tehty julkisivujen peittävä korjaus ja lisälämmöneristys, neljään kohteeseen on tehty peittävän korjauksen lisäksi toimenpiteitä myös ikkunoille ja loppuihin 23 kohteeseen on edellisten lisäksi tehty toimenpiteitä ilmanvaihto- ja/tai lämmitysjärjestelmälle. Tutkimuskohteista selvitettiin energiankulutuksen muutos laskemalla keskiarvokulutus keskimäärin kolmen vuoden ajalta ennen julkisivukorjausta ja korjauksen jälkeen. Käytetyt lämmönkulutukset olivat normeerattuja tilojen lämmittämiseen käytettyjä lämmönkulutuksia. Keskimäärin lämmönkulutus oli kohteissa pienentynyt noin 13 %. Kohteista määritettiin laskennallinen energiansäästö elinkaarikustannuslaskennan tarkentamiseksi. Laskennallinen energiansäästö määritettiin rakenteiden lämmöneristävyyksien ja pinta-alojen avulla. Keskimäärin todellinen energiansäästö vastaa melko hyvin laskennallista säästöä, mutta kohteiden välillä vaihtelu on suurta. Tutkimukseen kuului yhtenä osana myös asukaskysely, jolla selvitettiin julkisivukorjauksen vaikutusta asumisviihtyvyyteen. Pääosin asukkaat ovat tyytyväisiä julkisivukorjauksiin. Suurin esille tullut parantuminen koettiin rakennuksen ulkonäössä. Kohteiden välillä vaihtelu on suurta niin saavutetuissa säästöissä kuin todellisen ja laskennallisen säästön eroissakin. Rakennukset ovat aina yksilöllisiä. Pääosin kuitenkin suurimmat säästöt saavutetaan kohteissa, joissa on jo lähtökohtaisesti korkea ominaiskulutus. Saavutettuun säästöön vaikuttaa myös kokonaisuuden huomioiminen; lämmitys- ja ilmanvaihtojärjestelmien säätämisellä pystytään lisäämään tehdyistä varsinaisista korjaustoimenpiteistä saavutettavaa säästöä.

III ALKUSANAT Tämä on raportti Julkisivuyhdistys ry:n teettämästä tutkimuksesta. Tutkimus on osa Tampereen teknillisen yliopiston rakennetekniikan laitokselle tehtyä opinnäytetyötä. Tutkimuksen ohjausryhmään ovat kuuluneet Mikko Tarri A-Insinöörit Suunnittelu Oy:stä, Jukka Sévon Paroc Oy Ab:stä, Timo Rautanen Maxit Oy Ab:stä, Jussi Mattila TTY / Suomen Betoniteollisuus ry:stä sekä Ari T. Koski LTM Company Oy:stä. Tutkimuksen tarkoituksena on ollut selvittää toteutuneiden julkisivujen lisälämmöneristyskorjausten vaikutukset rakennusten lämpötalouteen. Lisäksi on tutkittu todellisen ja laskennallisen säästön eroja sekä sitä kautta elinkaarikustannuslaskennan tarkkuutta energiansäästön kannalta. Tutkimuksessa on myös selvitetty julkisivukorjauksen muita vaikutuksia, muun muassa asumisviihtyvyyteen ja energiatehokkuuteen. Haluan kiittää kaikkia tutkimukseen osallistuneita sekä sitä edesauttaneita henkilöitä. Erityiskiitokset haluan antaa taidokkaalle ohjausryhmälleni sekä läheisilleni heidän antamastaan tuesta ja innoituksesta.

IV SISÄLLYS Tiivistelmä... II Alkusanat...III Termit ja niiden määritelmät... V 1. Johdanto...1 1.1. Tavoitteet...1 1.2. Teoreettiset taustat...2 1.3. Tutkimuksen rajaukset...2 1.4. Tutkimustehtävä...3 1.5. Tutkimusasetelma...3 2. Rakennusten energiankulutus...5 2.1. Rakennusten ominaislämmönkulutus...6 3. Ulkovaipan lämpötaloutta parantavat toimenpiteet...8 3.1. Julkisivujen lisälämmöneristäminen...8 3.2. Ikkunoiden korjaustoimenpiteet...10 3.3. Muut toimenpiteet...11 4. Kohteet...12 4.1. Kohteiden ominaisuudet...12 5. Toteutunut muutos lämmönkulutuksessa...16 5.1. Kulutuksen normeeraus...16 5.2. Laskenta...17 5.3. Tutkimustulokset...17 5.4. Tulosten luotettavuus...20 6. Laskennallinen muutos lämmönkulutuksessa...22 6.1. Laskenta...22 6.2. Tulokset...22 6.3. Tulosten luotettavuus...24 7. Elinkaarikustannuslaskenta...26 8. Asukaskysely...27 8.1. Asukaskyselyjen tulokset...27 9. Johtopäätökset...30 Lähteet...32 Liite 1: Kyselylomake...35 Liite 2: Asukaskyselylomake...42 Liite 3: Kohdetiedot...44

V TERMIT JA NIIDEN MÄÄRITELMÄT lämmitystarveluku Päivittäisten sisä- ja ulkolämpötilojen erotusten summa kussakin kuukaudessa. Vuoden lämmitystarveluku on kuukausittaisten lämmitystarvelukujen summa. Yleisimmin käytetään S17-lukua, jossa sisälämpötilan arvona on + 17 C. Tällöin oletetaan ilmaisenergioiden kattavan laskennallisen ja todelliseen sisälämpötilan eron. (Entinen astepäiväluku) mediaani Suuruusjärjestykseen asetetuista muuttujan arvoista keskimmäinen tai kahden keskimmäisen keskiarvo, jos havaintoja on parillinen määrä. Mediaani kuvaa paremmin joukon keskikohtaa, jos joukossa on paljon poikkeavia arvoja. ominaiskulutus Rakennuksen lämpöenergiankulutus rakennustilavuutta kohden (kwh/rm 3 ). polystyreeni Lämmöneristemateriaali, solupolystyreeni eli EPS (expanded polystyrene). Kansankielessä polystyreenistä käytetään yleisesti vanhan tuotemerkin mukaista nimitystä styrox. U-arvo Rakenteen lämmönläpäisykerroin (W/m 2 K).

1. JOHDANTO 1 1. JOHDANTO Lisälämmöneristyksiä ja muita rakennuksen lämpötalouteen vaikuttavia toimenpiteitä on tehty jo reilut 20 vuotta. Julkisivun vaurioiden etenemisen hidastamisen ja pysäyttämisen lisäksi lisälämmöneristys vaikuttaa myös rakennuksen energiatalouteen, jota ei kuitenkaan vielä tällä hetkellä huomioida merkittävästi julkisivukorjaushankkeissa. Viime aikoina energiakysymykset ovat nousseet jokaisen arkipäivään ja energian hinnan noustessa tulee niiden merkitys kasvamaan vielä entisestään. Suomessa rakennusten lämmittämiseen kuluu noin 20 % kaikesta energiankulutuksesta [25]. Lämmitysenergian pienentämisellä on siis merkitystä kokonaisenergiankulutukseen. Tällä tutkimuksella on tarkoitus vastata lisätiedon kysyntään lisälämmöneristyksen todellisista energiataloudellisista vaikutuksista. 1.1. Tavoitteet Tällä hetkellä ei ole tiedossa lisälämmöneristyksen suoraa vaikutusta rakennuksen lämpöenergian kulutukseen. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, kuinka suuri korjauksen merkitys energiakustannuksiin on käytännössä. Uusiin kerrostaloihin on vaadittu energiatodistus vuoden 2008 alusta lähtien. Vanhoissa kerrostaloissa todistusta on edellytetty vuoden 2009 alusta. Energiatodistuksessa määritetään rakennuksen energialuokka. Tutkimuksen yhtenä osatavoitteena on selvittää, onko lisälämmöneristyksellä suoraa vaikutusta rakennuksen energialuokkaan. Yleisen tiedon tuottamisen lisäksi tällä tutkimuksella on tarkoitus tuottaa tietoa elinkaarikustannuslaskennan tarkkuudesta. Elinkaarikustannuslaskennassa otetaan yleensä huomioon lisälämmöneristyksen energiantarvetta pienentävä vaikutus. Esimerkiksi Julkisivuyhdistyksen JUKO-elinkaarilaskentaohjelmassa tämä huomioidaan, mutta ohjelman oletuksia ei ole tutkittu käytännössä. Tällä tutkimuksella on tarkoitus tarkentaa elinkaarikustannuslaskurin oletuksia ja mahdollisesti edelleen kehittää ohjelmaa vastaamaan todellista tilannetta. Julkisivukorjausten perusteleminen ja investointipäätösten tekeminen muodostuu tällöin selkeämmäksi. Tarkoilla tuloksilla helpotetaan isännöitsijöiden, asukkaiden, rakennuttajien ja suunnittelijoiden päätöksentekoa julkisivukorjauksissa.

1. JOHDANTO 2 1.2. Teoreettiset taustat Peittävä korjaus ja siihen liittyvä lisälämmöneristys on julkisivujen korjausmenetelmä, jota yleensä käytetään kohtalaisen pitkälle vaurioituneiden julkisivujen korjaukseen. Sen pääasiallisena tehtävänä on hidastaa tai pysäyttää julkisivurakenteen vauriomekanismien (pakkasrapautuminen ja teräskorroosio) etenemistä. Lisälämmöneristyksellä vanhan julkisivun ulkopinnan lämpötila saadaan korkeammaksi, jolloin pakkasrapautuminen pystytään estämään. Samalla vanhan ulkokuoren suhteellinen kosteus pienenee, jolloin teräskorroosion riski vähenee. Lisäksi peittävä korjaus suojaa vanhaa julkisivupintaa ulkoa tulevalta kosteudelta, mikä myös pienentää vaurioiden mahdollisuutta. Korjaustoimenpiteiden vaikutuksia rakennuksen energiatalouteen on tutkittu jossain määrin 1980- ja 1990-luvuilla. Muun muassa Kirsi Taivalantti on tutkinut perusparannusten vaikutusta energiankulutukseen 90-luvun puolivälissä [23]. Tutkimuksessa on ollut mukana myös lisälämmöneristettyjä kohteita. Tutkimus on tehty jo yli 10 vuotta sitten, minkä jälkeen tekniikat, materiaalit ja kulutus ovat muuttuneet. Lähivuosina on tehty joitakin pienempiä selvityksiä, mutta laajaa todellisiin kohteisiin perustuvaa tutkimusta ei ole tehty tällä vuosituhannella. 1.3. Tutkimuksen rajaukset Tutkimuksessa keskitytään asuinkerrostaloihin, joihin on tehty julkisivukorjaus peittävällä menetelmällä. Kerrostaloissa yhden ihmisen kulutustottumukset eivät ole niin suuressa roolissa kuin esimerkiksi pien- ja rivitaloissa. Tutkimuksesta on rajattu kokonaan pois liike- ja toimitilarakennukset, sillä niissä energiankulutus poikkeaa merkittävästi asuinkerrostalojen energiankulutuksesta. Liike- ja toimitilarakennuksissa on usein mm. vaativia jäähdytysjärjestelmiä, jotka vaikuttavat merkittävästi rakennuksen energiankulutukseen. Lisäksi eri toimialojen rakennusten energiankulutuksissa voi olla merkittäviä eroja, mikä vaikeuttaa niiden energiankulutuksen vertaamista keskenään. Kohteita tulisi saada eri puolilta Suomea, jolloin nähdään erilaisten ilmastojen vaikutus ja merkitys julkisivukorjauksen energiatalouteen. Korjaus on pitänyt valmistua vuonna 2005 tai aiemmin, jotta saadaan tarpeeksi tietoa rakennuksen energiankulutuksesta korjauksen jälkeen, vähintään kolmen lämmityskauden ajalta. Rakennuksen energiatalouteen voidaan vaikuttaa julkisivujen lisälämmöneristämisen lisäksi myös muilla toimenpiteillä. Näitä toimenpiteitä on muun muassa ikkunoiden kunnostus tai uusiminen, ilmanvaihto- ja lämmitysjärjestelmien tasapainotus sekä järjestelmien uusiminen. Tässä tutkimuksessa on kuitenkin tarkoitus keskittyä vain lisälämmöneristyksen vaikutukseen, muut toimenpiteet huomioidaan osatekijöinä. Tutkimuksessa on tarkasteltu kiinteistöjen lämmitysenergiaa. Kiinteistö- ja kotitaloussähköä ei ole huomioitu energialaskelmissa muuten kuin niiden tuottaman

1. JOHDANTO 3 ilmaisenergian osalta. Talotekniikkaa ei ole huomioitu laskennallisen energiansäästön määrityksessä. Elinkaarikustannuslaskelmia on tarkasteltu ainoastaan julkisivukorjauksen aiheuttaman energia- ja kunnossapitokustannusten vähentymisen kannalta. 1.4. Tutkimustehtävä Tutkimus jakautuu kahteen osaan: perustutkimukseen ja soveltavaan tutkimukseen. Perustutkimuksessa selvitetään kohteiden energiankulutus. Lisäksi perehdytään aiempiin tutkimuksiin ja muuhun aiheeseen liittyvään kirjallisuuteen. Soveltavassa tutkimuksessa selvitetään korjauksen vaikutusta ensimmäisessä osiossa selvitettyjen kulutustietojen pohjalta. Tutkimusongelmat on esitetty kuvassa 1.1. Tutkimusongelma: Miten lisälämmöneristys todellisesti vaikuttaa rakennuksen energiatalouteen? Miten JUKO elinkaarikustannuslaskentaohjelmaa voidaan kehittää? Osaongelmat: Miten lisälämmöneristys vaikuttaa asumisviihtyvyyteen? Miten lisälämmöneristys vaikuttaa rakennuksen energiatodistuksessa olevaan energialuokkaan? Kuva 1.1. Tutkimusongelmat Tutkimuksen pääongelmana on lisälämmöneristyksen todellinen vaikutus rakennuksen energiatalouteen. Toisena pääongelmana on selvittää elinkaarikustannuslaskennassa tehtyjen oletusten oikeellisuus lisälämmöneristyksen vaikutuksesta ja siten JUKO elinkaarilaskentaohjelman kehittäminen. Osaongelmina tutkimuksessa on lisälämmöneristyksen vaikutus asumisviihtyvyyteen ja rakennuksen energialuokkaan. 1.5. Tutkimusasetelma Mahdolliset tutkimuskohteet kerättiin referenssilistoista julkisivukorjausten ammattilaisilta; urakoitsijoilta, rakennuttajilta sekä suunnittelijoilta. Lisäksi kohteita kyseltiin suoraan isännöitsijäyrityksiltä. Vuokra-asuntokohteita hankittiin lisäksi eri kaupunkien vuokratalosäätiöiltä ja muilta kiinteistönomistajilta. Tutkimukseen tarvittavat tiedot kerättiin isännöitsijöille tai muille kiinteistöjen johtohenkilöille suunnatulla kyselyllä. Isännöitsijöiden halukkuus osallistua kyselyyn selvitettiin puheluilla, jonka jälkeen isännöitsijälle lähetettiin liitteessä 1 esitetty kyselylomake postitse tai sähköisesti. Kyselyjen lisäksi suoritettiin tarkentavia haastatteluja. Joidenkin kohteiden osalta tietoja täydennettiin myös korjauksen suunnittelijoiden, energiayhtiöiden tai muun korjauksen tai kiinteistön yhteyshenkilöiden avulla. Tietojen saavuttua kulutukset normeerattiin, poistettiin käyttöveden lämmittämiseen kuuluva osuus ja laskettiin tilojen lämmitykseen käytetyn energian todellinen muutos

1. JOHDANTO 4 kohteittain. Laskennallinen kulutus laskettiin kohteiden tietojen perusteella ainoastaan rakenteiden lämmöneristävyyden ja julkisivu- ja ikkunaneliöiden avulla. Tietojen tulkinnassa käytettiin hyödyksi aihealueen aiempia tutkimuksia ja kirjallisuutta. Myös muiden korjaustoimenpiteiden vaikutus ja merkitys lopputulokseen huomioitiin näiden avulla. Apuna tietojen tulkinnassa käytettiin myös Kirsi Taivalantin tutkimuksessa selvinneitä asioita.

2. RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUS 5 2. RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUS Rakennusten lämmitys kuluttaa Suomessa noin 20 % kaikesta energiankulutuksesta [25]. Rakennusten lämmönkulutuksesta noin 80 % tulee lämmöntuotannosta ja 20 % ilmaisenergioina muun muassa ihmisten ja laitteiden tuottamana lämpönä [20]. Lämpöenergiankulutus rakennuksissa jakautuu ilmanvaihdon, johtumishäviöiden ja lämpimän käyttöveden lämmittämiseen. Lämpöenergiankulutuksen jakauma eri osuuksien välillä vaihtelee eri kiinteistöjen välillä niiden ominaisuuksien mukaan. Pääpiirteittäin lämmönkulutuksen jakauma asuinkerrostaloissa on kuvassa 2.1 esitetyn kaavion mukainen [20; 13]. Johtuminen Lämmin vesi 40 % 30 % Ulkoseinät 11 % Alapohjat 2 % Yläpohjat 4 % Ikkunat 13 % Ilmanvaihto 30 % Ilmanvaihto Lämmin vesi Ulkoseinät Alapohjat Yläpohjat Ikkunat Kuva 2.1. Asuinkerrostalojen lämmönkulutuksen jakauma Lämpimän käyttöveden osuus asuinkerrostalon lämmönkulutuksesta vaihtelee suuresti eri kiinteistöjen välillä. Myös kuukausittain samassa rakennuksessa lämpimän käyttöveden osuus vaihtelee 20 50 % välillä. Keskimäärin lämpimän käyttöveden katsotaan kuluttavan lämmönkulutuksesta noin 40 %, joka sisältää myös kiertohäviöistä muodostuvan energiankulutuksen. [26] Noin kolmannes rakennuksen lämmönkulutuksesta aiheutuu ilmanvaihdosta. Suurimmassa osassa 1960- ja 70-lukujen asuinkerrostaloista ilmanvaihtojärjestelmänä on koneellinen poisto, jolloin lämmöntalteenottoa ei pystytä hyödyntämään. Hallitun

2. RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUS 6 ilmanvaihdon lisäksi kuluu energiaa myös hallitsemattomaan ilmanvaihtoon, joita ovat esimerkiksi vuotoilmahäviöt ja tuuletus. Johtumishäviöt vievät noin kolmanneksen rakennuksen lämmönkulutuksesta. Johtumishäviöt jakautuvat edelleen kuvan 2.1 mukaisesti ulkoseinien, ikkunoiden, alapohjan ja yläpohjan kesken. Eri osuuksien suuruuteen vaikuttaa suuresti rakennuksen ominaisuudet. Korkealla, tornimaisella rakennuksella julkisivun ja ikkunoiden osuus johtumishäviöistä on suuri isomman pinta-alaosuuden johdosta. Matalissa rakennuksissa puolestaan yläpohjan merkitys kasvaa sen pinta-alan ollessa suurempi. Ikkunoiden ja julkisivun osuudet johtumishäviöistä vaihtelevat rakenteiden eristävyyden sekä pinta-alan suhteen. Alapohjan merkitys on usein vähäisempi kuin teoreettisesti. Maa on usein todellisuudessa lämpimämpi kuin oletetaan, jolloin johtumishäviöt alapohjan kautta ovat pienemmät kuin laskelmat antavat ymmärtää. [23] 2.1. Rakennusten ominaislämmönkulutus Rakennusten ominaislämmönkulutus riippuu useasta eri tekijästä, muun muassa rakennusajankohdasta, rakennuksen paikallisesta ja maantieteellisestä sijainnista sekä kiinteistön omistuspohjasta, koosta ja muodosta. Myös samanlaisten kiinteistöjen välillä voi olla yksilöllisiä eroja lämmön ominaiskulutuksessa, joihin vaikuttavat esimerkiksi asukkaat ja rakennustyön laatu. Rakennusajankohta vaikuttaa rakennusten ominaiskulutukseen. Kuvassa 2.2 on esitetty kaukolämpöön liitettyjen asuinrakennusten ominaiskulutus pääkaupunkiseudulla rakennusajankohdittain jaoteltuna [4]. Erot eri aikakausien rakennusten ominaislämmönkulutuksissa ovat samanlaisia myös muualla Suomessa. Kuva 2.2. Kaukolämmitykseen liitettyjen asuinkerrostalojen ominaiskulutus 2008. Lähde: Helsingin Energia

2. RAKENNUSTEN ENERGIANKULUTUS 7 Kuvaajasta huomataan, että 60- ja 70 lukujen rakennuksissa on paljon kuluttavia (yli 60 kwh/m 3 ) kiinteistöjä runsaasti. Ennen 1960-lukua ja 1970-luvun jälkeen rakennusten ominaiskulutukset ovat pienempiä. Kuvassa 2.3 on esitetty Suomen asuinkerrostalot rakennusvuoden mukaan jaoteltuna. Suomen rakennuskannasta lähes 40 % on rakennettu 1960- ja 70-luvuilla. Koska tämän aikakauden rakennuksilla on myös suurimmat ominaiskulutukset, pystytään korjauksilla saavuttamaan suurimmat hyödyt. Lämpötaloutta parantavissa toimenpiteissä tulisikin keskittyä näiden aikakausien rakennuksiin. 1990-1999 15 % 1980-1989 16 % 2000-2008 9 % Tuntematon 1 % -1920 3 % 1921-1939 5 % 1940-1959 12 % 1960-1969 16 % -1920 1921-1939 1940-1959 1960-1969 1970-1979 1980-1989 1990-1999 2000-200 Tuntematon 1970-1979 23 % Kuva 2.3. Suomen asuinkerrostalojen lukumäärä jaoteltuna rakentamisvuoden mukaan. Lähde Tilastokeskus Aiempien tutkimusten perusteella kiinteistön omistuspohja, koko ja muoto vaikuttavat energiankulutukseen. Vuokrataloissa lämmönkulutus on noin 10 % suurempaa kuin omistusasunnoissa. Suuret kiinteistöt puolestaan kuluttavat lämpöenergiaa suhteessa rakennustilavuuteen vähemmän kuin pienemmät kiinteistöt. Tilavuuden kaksinkertaistuessa ominaiskulutus pienenee noin 5 %. Rakennuksen muoto, eli käytännössä vaipan suhde tilavuuteen, vaikuttaa ominaiskulutukseen johtumishäviöiden ja hallitsemattoman ilmanvaihdon määrien muuttuessa. [2, 21] Kiinteistön maantieteellinen sijainti vaikuttaa lämmitystarvemäärään ja siten ominaiskulutukseen. Maantieteellinen sijainti huomioidaan laskelmissa eri paikkakuntien lämmitystarvelukujen avulla. Rakennuksen paikallinen sijainti vaikuttaa rakennuksen ominaiskulutukseen muun muassa paikan tuulisuuden ja auringon säteilymäärän kautta. Avoimella ja tuulisella paikalla energiankulutus on usein suurempaa kuin suojaisassa paikassa. Myös kiinteistöllä sijaitsevat esteet vaikuttavat tuulisuuteen ja auringon säteilyn määrään ja siten energiankulutukseen.

3. ULKOVAIPAN LÄMPÖTALOUTTA PARANTAVAT TOIMENPITEET 8 3. ULKOVAIPAN LÄMPÖTALOUTTA PARANTAVAT TOIMENPITEET Ulkovaipalla tarkoitetaan rakennuksen ulkoilmaan rajoittuvia osia: yläpohja, ulkoseinät ja ikkunat sekä alapohja. Asuinkerrostaloilla ulkoseinillä ja ikkunoilla on useimmiten näistä suurin vaikutus. Ulkovaipan lämpötaloutta voidaan parantaa lisäämällä rakenneosien lämmöneristävyyttä ja tiiveyttä. Käytännössä tämä tarkoittaa ulkoseinien ja ala- tai yläpohjan lisälämmöneristämistä sekä ikkunoiden uusimista tai parantamista. 3.1. Julkisivujen lisälämmöneristäminen Peittävä korjaus ja siihen liittyvä lisälämmöneristäminen on yleensä kohtalaisen pitkälle vaurioituneiden julkisivurakenteiden korjausmenetelmä. Menetelmässä rakenteen ulkopuolelle asennettavalla lämmöneristeellä vanhan rakenteen ulkopinta saadaan lämpimämmäksi, jolloin betonirakenteiden keskeisten vauriomekanismien (teräskorroosio ja pakkasrapautuminen) eteneminen hidastuu merkittävästi. Julkisivujen lisälämmöneristäminen voidaan tehdä sisäpuolisena tai ulkopuolisena. Nykyisin toteutetaan pääosin vain ulkopuolisia lisälämmöneristyksiä, sillä sisäpuolinen lisälämmöneristäminen on rakennusfysikaalisesti haasteellinen ja vaurioherkkä menetelmä mm. sisäpuoliseen lisälämmöneristämiseen liittyvien kylmäsilta- ja tiivistysongelmien takia. Ulkopuolinen lisälämmöneristäminen on kerrostalojen osalta myös toteutuksen näkökulmasta helpompi suorittaa. Ulkopuoliseen lisälämmöneristämiseen on useita eri menetelmiä. Menetelmät voidaan jakaa tuulettuviin sekä tuulettumattomiin menetelmiin. Kuvassa 3.1 on esimerkki alkuperäisestä rakenteesta sekä eri menetelmillä lisälämmöneristetyistä ulkoseinärakenteista. Levyverhous on yleisin tuulettuva lisälämmöneristysmenetelmä ja eristerappaus taas tyypillisin tuulettumaton menetelmä. On olemassa myös muita menetelmiä ja pintavaihtoehtoja. Tyypillisimmin lämmöneristemateriaalina käytetään mineraalivillaa, mutta eristerappauksia voidaan tehdä myös polystyreenistä. Lisäeristepaksuus vaihtelee 50 ja 100 mm välillä.

3. ULKOVAIPAN LÄMPÖTALOUTTA PARANTAVAT TOIMENPITEET 9 1) 2) 3) Kuva 3.1. Ulkoseinärakenteet: 1) Alkuperäisenä rakenteena betonielementti: ulkokuori 40-80 mm, lämmöneriste 60-150 mm, sisäkuori 80-150 mm 2) Tuulettuva levyverhouksella lisälämmöneristetty ulkoseinä 3) Tuulettumaton eristerappauksella lisälämmöneristetty ulkoseinä Tuulettuvalla verhouksella tehtävässä peittävässä korjauksessa uutena julkisivurakenteena voi olla esimerkiksi julkisivulevy, teräskasetti, keraaminen laatta tai rapattava julkisivulevy. Lämmöneristeen ja verhouksen väliin jää tuuletusväli, jolloin U-arvojen määrityksessä tuuletusvälin ulkopuoliset rakennekerrokset jätetään pois laskennasta. Uutta julkisivuverhousta varten vanhan rakenteen ulkopuolelle asennetaan rankarakenne. Rankamateriaalina voi olla esimerkiksi puu, alumiini, sinkitetty teräs tai näiden yhdistelmä. Rangan väliin asennetaan lisälämmöneristelevyt ja uusi julkisivuverhous kiinnitetään rankarakenteeseen. Tuulettuvissa julkisivuverhousjärjestelmissä voidaan käyttää sekä avo- että umpisaumoja. Eristerappaus on tuulettumaton lisälämmöneristysmenetelmä, jossa uusi pintarakenne rapataan kiinni vanhan ulkokuoren päälle asennettuun lämmöneristeeseen. Lämmöneristelevyt kiinnitetään mekaanisesti ja/tai liimaamalla alustaan. Eristerappaus voidaan tehdä joko kolmikerrosrappauksena tai ohutrappauksena, eroteltuna rappauksen paksuuden mukaan. Kolmikerrosrappauksessa lämmöneristemateriaalina on pehmeä mineraalivilla, ohutrappauksen yhteydessä käytetään kovaa mineraalivillaa. Eristerappauksia voidaan tehdä myös polystyreenieristeen päälle. Jos alkuperäinen julkisivurakenne on jo niin pitkälle vaurioitunut, ettei sitä ole turvallista tai kannattavaa säilyttää, voidaan ulkokuori purkaa ja uusia. Ulkokuoren uusinta ei varsinaisesti ole lisälämmöneristämistä. Menetelmässä kuitenkin usein lisätään alkuperäisen rakenteen lämmöneristemäärää, jolloin voidaan puhua lisälämmöneristyksestä. Uutena julkisivurakenteena voidaan käyttää sekä tuulettumattomia sekä tuulettuvia menetelmiä. Myös kuorielementtejä tai

3. ULKOVAIPAN LÄMPÖTALOUTTA PARANTAVAT TOIMENPITEET 10 tiilikuorimuuria käytetään lisälämmöneristekorjauksissa uuden ulkokuoren rakenteena. Kuvassa 3.2 on esitetty esimerkki alkuperäisestä rakenteesta sekä ulkokuorenuusintamenetelmiä. 1) 2) 3) Kuva 3.2. Ulkoseinärakenteet: 1) Alkuperäisenä rakenteena betonielementti: ulkokuori 40-80 mm, lämmöneriste 60-150 mm, sisäkuori 80-150 mm 2) Tiiliverhouksella toteutettu ulkokuoren uusinta 3) Eristerappauksena toteutettu ulkokuoren uusinta Kuorielementtejä ja tiiliverhouksia voidaan käyttää myös vanhan ulkokuoren päälle tehtävissä korjauksissa, mutta ne ovat tyypillisempiä ulkokuoren uusintakorjauksissa. Tällöin rakennepaksuudet ja ulkoseinään kohdistuva lisäkuorma pysyvät kohtuullisina. 3.2. Ikkunoiden korjaustoimenpiteet Ikkunoille voidaan tehdä useita toimenpiteitä, joilla on vaikutusta rakennuksen lämpötalouteen. Näitä toimenpiteitä ovat muun muassa kunnostaminen, etuikkunan lisäys tai ikkunoiden uusinta. Alkuperäiset ikkunat 1960- ja 1970-lukujen rakennuksissa eivät ole useimmiten hyvin lämpöä eristäviä tai tiiviitä, jolloin toimenpiteellä on suuri vaikutus ulkovaipan lämmöneristävyyteen sekä tiiviyteen ja siten rakennuksen lämpötalouteen. Kunnostuksella pidennetään alkuperäisen ikkunan käyttöikää maalipinnan ja tiivisteiden kunnostuksella tai uusimisella. Maalipinta ja tiivisteet suojaavat alkuperäisiä rakenteita rasituksilta. Tiivisteiden uusimisella voidaan lisäksi vaikuttaa rakennuksen lämpötalouteen. Heikkokuntoisten tiivisteiden kautta syntyy yleensä runsaasti ilmavuotoja, jotka lisäävät rakennuksen energiankulutusta. Uusimisella pystytään saamaan suurin hyöty rakennuksen lämpötalouteen. Nykyiset ikkunat ovat huomattavasti paremmin lämpöä eristäviä kuin 1960 70-lukujen ikkunat. 1960-luvulla ja 1970-luvun alussa asuinkerrostaloissa oli käytössä kaksilasiset ikkunat,

3. ULKOVAIPAN LÄMPÖTALOUTTA PARANTAVAT TOIMENPITEET 11 joiden U-arvo on noin 2,5 3,0 W/m 2,K. Vuoden 1975 jälkeen lämmöneristysmääräysten kiristyessä siirryttiin kolmilasisiin ikkunoihin, joiden U-arvo on 1,5 1,9 W/m 2,K. Uusien ikkunoiden U-arvot vaihtelevat 0,8 2,0 välillä. Uusi ikkuna pystytään myös liittämään tiiviisti ulkoseinään, jolloin koko rakenteen tiiviys paranee. Vielä 1990-luvulla ja sitä aiemmin ikkunoille tehtävä tyypillisin korjaustoimenpide oli etuikkunan lisäys. Etuikkuna suojaa vanhaa rakennetta ja pidentää siten sen käyttöikää. Lisäksi etuikkuna parantaa koko ikkunarakenteen lämmöneristävyyttä ja tiiveyttä. Etuikkunalla pystytään parantamaan vanhojen kaksilasisten ikkunoiden lämmöneristävyys kolmilasisten ikkunoiden tasolle. 3.3. Muut toimenpiteet Talotekniikalla on merkittävä vaikutus rakennuksen lämmönkulutukseen. Siihen tehtävillä toimenpiteillä pystytään siten myös vaikuttamaan merkittävästi koko rakennuksen lämmönkulutukseen. Talotekniikkaan suuntautuvia energiataloutta parantavia toimenpiteitä on useita, muun muassa laitteistojen uusinta ja erilaiset säädöt. Julkisivukorjauksiin liittyvät läheisesti erilaiset järjestelmien tasapainotukset sekä perussäädöt. Lämmitysjärjestelmän tasapainottamisella pystytään tasaamaan lämpöolosuhteet rakennuksessa ja saamaan sisälämpötila jokaisessa huoneistossa lähelle ohjearvoa. Tasapainottamattomassa järjestelmässä osassa huoneistoissa saattaa olla liian kuuma ja osassa liian kylmä. Tämä aiheuttaa turhaa energiankulutusta. Tasapainottamisen jälkeen pystytään usein laskemaan sisälämpötilaa, millä on vaikutusta rakennuksen energiankulutukseen. Yhden asteen lasku huoneistojen sisälämpötilassa vähentää lämmönkulutusta noin 5 %. Julkisivukorjauksen vaikutuksesta lämpöolosuhteet huoneistossa vaihtuvat, jolloin lämmitysjärjestelmä tulisi tasapainottaa korjauksen jälkeen. Ilmanvaihto kuluttaa noin kolmanneksen rakennuksen kokonaiskulutuksesta, jolloin siihen tehdyillä toimenpiteillä on merkitystä rakennuksen lämpötalouteen. Lisäksi lisälämmöneristyskorjaus ja erityisesti ikkunoiden uusinta muuttaa rakennuksen korvaus- ja vuotoilmamääriä ja siten myös paine-eroja. Näin ollen myös ilmanvaihdon tarve voi muuttua korjauksen myötä. Korjauksen jälkeen on siis tärkeää tarkistaa ilmanvaihdon toimivuus.

4. KOHTEET 12 4. KOHTEET Kaikkiaan kyselylomakkeita palautettiin 49 kappaletta. Saapuneista lomakkeista karsittiin kohteet, jotka eivät soveltuneet tutkimukseen. Syitä kohteiden karsimiseen oli liian tuore korjaus, puutteelliset tiedot tai kohteen soveltumattomuus tutkimukseen muun syyn takia. Yhdessä otannasta poistetussa kohteessa oli rakennettu lisähuoneistoja korjauksen yhteydessä, jolloin lämmönkulutukset eivät ole vertailukelpoisia ennen ja jälkeen korjausta. Kahdessa karsitussa kohteessa lisälämmöneristyksen osuus on hyvin pieni, jolloin ei saada luetettavia tuloksia sen vaikutuksista. Karsimisen jälkeen tutkimusotannaksi jäi 37 soveltuvaa kohdetta, joissa on yhteensä 78 erillistä rakennusta. Näistä yhdestä ei ole pystytty määrittelemään laskennallista säästöä tietojen puutteellisuuden vuoksi. Kohteiden tarkemmat tiedot on esitetty liitteessä 3. 4.1. Kohteiden ominaisuudet Kohteita pyrittiin keräämään eri puolilta Suomea, jolloin nähdään erilaisten ilmastojen vaikutus ja merkitys. Suomen asuinkerrostalokannasta lähes puolet sijoittuu eteläiseen Suomeen. Lisäksi lisälämmöneristyskorjaukset ovat olleet yleisempiä eteläisessä Suomessa. Näistä syistä myös tutkimuskohteet painottuvat tälle alueelle. Kuvassa 4.1 on esitetty kohteiden jakautuminen alueittain. Oulu; 2 Lahti; 5 Tampere; 9 Vaasa; 1 Turku; 7 Helsinki; 11 Turku Helsinki Pori Tampere Lahti Vaasa Oulu Pori; 2 Kuva 4.1. Kohteiden jakautuminen alueittain. Alueet vastaavat lämmitystarvelukujen vertailupaikkakuntien alueita.

4. KOHTEET 13 Tutkimusotannassa olevat kohteet on rakennettu vuosien 1958 ja 1981 välisenä aikana. Suurin osa kohteista (23 kohdetta) on rakennettu 1970-luvun alkupuolella. Kohteiden keskimääräinen tilavuus on noin 19 600 m 3. Kohteista 23 on matalia lamellitaloja ja korkeita pistetaloja on 10 kiinteistöä. Lopuissa kohteista on samassa kiinteistössä sekä matalia että korkeita lamellitaloja. Alkuperäiset julkisivurakenteet ovat pääosin betonielementtejä. Mukana on myös kaksi kuorielementeillä toteutettua kohdetta. Muita otannassa mukana olevia alkuperäisiä ulkoseinärakenteita on muun muassa levyseinärakenne, kevytbetoni ja tiili. Levyseinä on kahden kohteen ulkoseinärakenteena. Alkuperäisenä ulkoseinärakenteena on kolmessa kohteessa kevytbetonista ja teräsbetonista muodostuva seinärakenne. Lisäksi sama rakenne on osassa julkisivua kolmessa kohteessa ja loput julkisivuista on tehty tiilikuorimuurina. Kokonaan kevytbetonista muodostuva ulkoseinä on yhdessä kohteessa. Alkuperäiset ikkunat ovat kaksilasisia, lukuun ottamatta kahta kohdetta, joissa on kolmilasiset ikkunat. Kuvassa 4.2 on esitetty kohteiden ominaisuuksia. levyseinä; 2 kuorielementti; 2 massiivitiili / kevytbetoni; 1 tiilikuorimuuri / kevytbetoni; 2 kevytbetoni; 1 kevytbetoni + teräsbetoni; 3 betonielementti; 26 Kuva 4.2. Kohteiden ulkoseinien alkuperäiset rakenteet Kohteiden lämpöenergian ominaiskulutukset ennen korjausta vaihtelevat 36 ja 73 kwh/m 3 välillä. Keskimääräinen ominaiskulutus on noin 57 kwh/m 3, mikä vastaa kyseisen aikakauden rakennusten keskimääräistä ominaiskulutusta. Julkisivujen korjaukset on kohteissa tehty 1992 2005 välisenä aikana. Suurin osa korjauksista (26 kohdetta) on tehty 2000-luvun alkupuolella. Tutkimuskohteista hieman alle puolessa (13 kohdetta) uusi julkisivurakenne on eristerappaus ja reilussa puolessa (20 kohdetta) levyverhous. Mukana on myös yksi kohde, jonka uutena julkisivun verhousrakenteena on tiiliverhous. Kolmessa kohteessa ulkokuori on kokonaan uusittu ja korvattu uudella rakenteella. Näistä kahdessa kohteessa kaikki julkisivut on uusittu eristerappauksena. Kolmannessa kohteessa uutena ulkokuoren rakenteena on sivuilla

4. KOHTEET 14 eristerappaus ja päädyissä kuorielementti. Neljässä kohteessa ulkokuoria on myös uusittu osittain. Kuvassa 4.3 on esitetty kohteiden korjausmenetelmät. ulkokuoren uusinta; 3 tiiliverhous; 1 ohuteristerappaus; 11 levyverhous avosaumoilla; 8 kolmikerroseristerappaus; 2 100 mm; 1 80 mm; 2 levyverhous umpisaumoilla; 12 Kuva 4.3. Kohteiden korjausmenetelmät Eristerapatuista suurin osa on toteutettu ohutrappauksena ja kaksi kohdetta kolmikerrosrappauksena. Levyverhotuista kohteista suurin osa on toteutettu umpisaumoilla, mutta mukana on myös kahdeksan avosaumoilla toteutettua kohdetta. Lisälämmöneristemateriaalina on mineraalivilla, lukuun ottamatta kolmea eristerapattua kohdetta, joissa lämmöneristeenä on polystyreeni. Lisäeristepaksuus vaihtelee vanhan ulkokuoren päälle tehdyillä korjauksilla 50 100 mm välillä. Kuvassa 4.4 on esitetty kohteiden lisäeristepaksuudet. 200 mm; 1 150 mm; 2 50 mm; 14 70 mm; 15 60 mm; 1 Kuva 4.4. Kohteiden lisäeristepaksuudet

4. KOHTEET 15 Kohteista 14 on tehty 50 mm ja 15 kohdetta 70 mm eristepaksuudella. Lisäksi yhdessä kohteessa on 60 mm, kahdessa 80 mm ja yhdessä 100 mm lisäeriste. Kohteissa, joissa ulkokuori on uusittu, uutena eristepaksuutena on kahdessa kohteessa 150 ja yhdessä 200 mm.