Liikuntapaikkojen elinkaari ja ympäristövaikutukset Dosentti, tekn.tri Arto Saari Teknillinen korkeakoulu Liikuntapaikat ja ilmastonmuutos-seminaari 10.9.2008 Suomen Liikunta ja Urheilu, Helsingin messukeskus Arto Saari Arto Saari 1 Kuva: Arto Saari
Jotta liikuntapaikkojen ympäristövaikutuksia voitaisiin vähentää, on niiden ympäristö-vaikutukset ensin tunnettava. Tästä syystä Teknillisen korkeakoulun Rakentamistalouden laboratoriossa tehtiin Opetusministeriön rahoittamana vuosina 2001-2005 neljä tutkimusta erityyppisten liikuntapaikkojen elinkaarenaikaisista ympäristövaikutuksista. Arto Saari 2
Tutkimuskohteiksi valittiin Pirkkalan liikuntahalli, Savitaipaleen harjoitusjäähalli, Kirkkonummen uimahalli, Käpylän liikuntapuiston tekojääkentät, Töölön lämmitettävät jalkapallokentät sekä teoreettisesti laskettava kuntorata. Kohteiden ympäristövaikutukset selvitettiin TKK/Rakentamistalouden laboratoriossa kehitetyllä, elinkaariarvioinnin periaatteita noudattavalla laskentamenetelmällä. Arto Saari 3
Tutkimusten johtajana toimi tekniikan tohtori, dosentti Arto Saari Rakentamistalouden laboratoriosta. Tutkijoina toimivat Arto Saaren lisäksi Tiina Sekki (o.s. Vaahterus), Paula Sinivuori ja Sari Tuomela Rakentamistalouden laboratoriosta. Tutkimuksia varten perustettuihin johtoryhmiin kuuluivat Arto Saaren lisäksi Risto Järvelä, Esa Landström ja Mauri Peltovuori Opetusministeriöstä, Asko Rahikainen Helsingin kaupungin liikuntavirastosta sekä Pekka Paavola Suomen jääkiekkoliitto ry:stä. Arto Saari 4
Kunkin liikuntapaikan elinkaari oletettiin laskelmissa 50 vuoden pituiseksi. Elinkaareen sisällytettiin seuraavat päävaiheet: - RAKENTAMINEN - RAKENNUKSEN KÄYTTÖ - PURKAMINEN (kunnossapito ja kiinteistönhoito) Arto Saari 5
Liikuntapaikoille selvitettiin kunkin elinkaarivaiheen energian- ja rakennusmateriaalien kulutus, rakenteisiin varastoituneen hiilidioksidin määrä sekä hiilidioksidi-, rikkidioksidi- ja eteeniekvivalenttien määrät, joilla kuvataan seuraavia ympäristövaikutuksia: ilmastonmuutos, happamoituminen ja alailmakehän oksidanttien muodostuminen Arto Saari 6
Sisäliikuntahalli Kuva: Arto Saari Sisäliikuntahalli Arto Saari 7
Kuva 3. Pirkkalan liikuntahallin energiankulutuksen jakautuminen elinkaarivaiheittain. Purku 0 % Rakentaminen 7 % Kunnossapito 5 % Kiinteistönhoito 88 % Arto Saari 8
Taulukko 6. Pirkkalan liikuntahallin kiinteistönhoidon lämmitysenergian tarve. Liikuntahallin lämmitysenergian tarve MWh / vuosi kwh / brm 2 / vuosi Rakenteiden läpi johtuva energia 220 77 Maahan johtuva energia 59 21 Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia 374 131 Vuotoilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia 113 39 Käyttöveden lämmitys 92 32 Ilmaisenergiat -240-84 yhteensä 620 216 Taulukko 7. Pirkkalan liikuntahallin kiinteistönhoidon sähköenergian tarve. Liikuntahallin sähköenergian tarve MWh / vuosi kwh / brm 2 / vuosi Valaistuksen sähköenergian tarve 134 47 Ilmanvaihdon sähköenergian tarve 179 63 Lämmityspumput 6 2 Hallin ilmankostutin 49 17 Muut sähkölaitteet 169 59 yhteensä 537 188 Arto Saari 9
Taulukko 8. Pirkkalan liikuntahallin elinkaaren (50 v) aikana syntyvät hiilidioksidi-, rikkidioksidija eteeniekvivalentit sekä rakenteisiin varastoituneen hiilidioksidin määrä. Ympäristövaikutukset CO 2 ekvivalentit SO 2 ekvivalentit Eteeniekvivalentit Varastoitunut CO 2 tonnia kg / brm 2 tonnia kg / brm 2 tonnia kg / brm 2 tonnia kg / brm 2 20 000 7 000 46 16 1,1 0,4 1 300 460 Arto Saari 10
Kuva 4. Pirkkalan liikuntahallin hiilidioksidiekvivalenttien jakautuminen elinkaarivaiheittain ja kiinteistönhoidon sisällä. Kunnossapito 1 % Purku 0 % Rakentaminen 6 % Kiinteistönhoito 93 % Sähköenergia 29 % Kaukolämpö 63 % Kuljetukset 1 % Muu kiinteistönhoito 0 % Arto Saari 11
Kuva 5. Pirkkalan liikuntahallin rakentamisessa, kunnossapidossa ja purussa syntyvien hiilidioksidiekvivalenttien jakautuminen rakennusosaryhmittäin. Kiinteistönhoito 93 % Rakentaminen, kunnossapito ja purku 7 % Pilarit, palkit ja ristikot 0,7 % Alapohjat 1,2 % Ulkoseinät 0,9 % Vesikattorakenteet 1,5 % Väliseinät 0,7 % Muut 1,8 % Arto Saari 12
Kuva 6. Pirkkalan liikuntahallin rikkidioksidiekvivalenttien jakautuminen elinkaarivaiheittain ja kiinteistönhoidon sisällä. Purku 0 % Kunnossapito 3 % Rakentaminen 18 % Kiinteistönhoito 79 % Sähköenergia 23 % Kaukolämpö 49 % Kuljetukset 5 % Muu kiinteistönhoito 2 % Arto Saari 13
Kuva 9. Pirkkalan liikuntahallin rakentamisessa, kunnossapidossa ja purussa syntyvien eteeniekvivalenttien jakautuminen rakennusosaryhmittäin. Kiinteistönhoito 45 % Rakentaminen, kunnossapito ja purku 55 % Esirakenteet 3 % Anturat, perusmuurit 3 % Alapohjat 13 % Ulkoseinät 21 % Vesikattorakenteet 5 % Tilan pintarakenteet 3 % Muut 8 % Arto Saari 14
Kuva: Arto Saari Jäähalli Arto Saari 15
Taulukko 14. Savitaipaleen harjoitusjäähallin kiinteistönhoidon lämmitysenergian tarve. Jäähallin lämmitysenergian tarve kwh / brm 2 / vuosi Rakenteiden läpi johtuva energia 12 Konvektiolämmönsiirto jään ja hallin ilman välillä 53 Sosiaalitilojen ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia 13 Halliosan ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia 5 Vuotoilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia 5 Ilmaisenergiat 8 Käyttöveden lämmitys 6 Jäänhoitoveden lämmitys 10 yhteensä 112 Konvektiolämmönsiirto jään ja hallin ilman välillä 1-37 Halliosan ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia 1-4 Ilmaisenergiat (kylmäkoneiston lauhdelämpö) -8 Jäänhoitoveden lämmitys (kylmäkoneiston lauhdelämpö) -10 yhteensä 53 1 70 % lämmitystarpeesta saadaan kylmäkoneiston tuottamasta lauhdelämmöstä. Arto Saari 16
Taulukko 15. Savitaipaleen harjoitusjäähallin kiinteistönhoidon sähköenergian tarve. Jäähallin sähköenergian tarve kwh / brm 2 / vuosi Valaistuksen sähköenergian tarve 28 Ilmanvaihdon sähköenergian tarve 23 Lämpöjohtopumppujen sähköenergian tarve 0,5 Hallin ilmankuivauksen sähköenergian tarve 3 Jäähdytyksen vaatima sähköenergian tarve 86 yhteensä 140 Arto Saari 17
Kuva: Paula Sinivuori Uimahalli Arto Saari 18
Taulukko 25. Kirkkonummen uimahallin käyttövaiheen lämmitysenergian tarve. Uimahallin lämmitysenergian tarve MWh / vuosi kwh / brm 2 / kwh / allas-m 2 / vuosi vuosi Rakenteiden läpi johtuva energia 195 47 332 Maahan johtuva energia 38 9 65 Halliosan ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia 303 74 517 Muiden tilojen ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia 244 59 416 Vuotoilmanvaihdon lämmityksen 99 24 170 tarvitsema energia Allasveden lämmitys 590 143 1007 Käyttöveden lämmitys 505 123 862 Ilmaisenergiat -343-83 -585 Yhteensä 1 632 396 2784 Yhteensä ( / lämmöntuoton hyötysuhteella) 1 717 417 2931 Kuva: ArtoSaari Arto Saari 19
Taulukko 26. Kirkkonummen uimahallin käyttövaiheen sähköenergian tarve. Uimahallin sähköenergian tarve MWh / kwh / brm² / kwh / allas-m² / vuosi vuosi vuosi Valaistuksen sähköenergian tarve 104 25 178 Ilmanvaihdon sähköenergian tarve 266 65 454 Lämmityspumput ja vesielementit 295 71 503 Hallin ilmankuivaus 0 0 0 Kiukaat ja höyrysauna 304 74 519 Muut sähkölaitteet 22 5 37 Yhteensä 990 240 1690 Arto Saari 20
Yhteenveto Kuva: ArtoSaari Kuva: ArtoSaari Kuva: Paula Sinivuori Arto Saari 21 Kuva: ArtoSaari Kuva: Helsingin kaupungin liikuntaviraston arkisto
Kuva 72. Hallien elinkaaren aikana syntyvät hiilidioksidiekvivalentit bruttoneliömetriä kohden laskettuna. 12,0 CO 2 ekvivalentit 10,0 8,0 0,5 t / brm 2 6,0 11,2 4,0 6,5 0,3 2,0 2,6 0,0 Liikuntahalli Harjoitusjäähalli Uimahalli * kiinteistönhoito muut elinkaaren vaiheet * Vain kiinteistönhoito huomioitu. Arto Saari 22
Kuva 83. Liikuntapaikkojen elinkaaren aikana syntyvät hiilidioksidiekvivalentit käyntikertaa kohden laskettuna. kg / käyntikerta 60 50 40 30 20 10 0 2,2 2,0 5,3 3,1 4,9 4,0 Liikuntahalli Harjoitusjäähalli Uimahalli * CO 2 ekvivalentit 4,6 1,2 Tekojääkenttä (jäähd.kausi) 0,3 0,0 Tekojääkenttä (kesä) 55 23 Lämmitettävä kenttä (läm.kausi) 0,3 0,2 0,2 0,0 Lämmitettävä kenttä (kesä) Kuntorata * Vain kiinteistönhoito huomioitu. / toteutunut käyntikertamäärä / teoreettinen maksimikäyntikertamäärä Arto Saari 23
Ekologis-taloudelliset laskelmat Arto Saari 24
Esimerkkinä talvella käytettävä jalkapallokenttä Taulukko 66. Ylipainehallin, lämmitettävän ulkokentän ja teräsristikkohallin elinkaarikustannukset kenttäneliömetriä kohden. Tarkasteluajanjakso 50 v, reaalikorko 4 %. ALV 22 %. Elinkaaren vaihe 1.Ylipainehalli / m 2 2. Lämmitettävä ulkokenttä / m 2 3. Teräs- ero 1-2 ristikko- halli / m 2 ero 2-3 Rakentaminen 194 54 223 140-169 -29 Kunnossapito 55 0 35 55-35 20 Kiinteistönhoito 289 146 61 143 85 228 Purku 0 0 7 0-7 -7 Yhteensä 538 200 326 338-126 212 ero 1-3 Arto Saari 25
Taulukko 69. Ylipainehallin, lämmitettävän ulkokentän ja teräsristikkohallin tulosten arvotus. Tarkasteluajanjakso 50 v, reaalikorko 4 %. ALV 22 %. Vaihtoehto Elinkaarikust. CO 2 ekv. kg SO 2 ekv. t Normitettu Normitettu Normitettu eteeniekv. kg Normitettu Mater. uusiutum. t Normitettu Arvoluku 000 000 1,0 Paino 50 25 10 10 5 Standardiomakotitalo, 270 1,0 608 1,0 1,3 1,0 28 1,0 390 1,0 121 asm 2 Ylipainehalli 1 m 2 538 0,002 8 000 0,013 0,015 0,012 0,2 0,008 1,3 0,003 0,006 Lämmitettävä kenttä 1 m 2 200 0,001 4 000 0,007 0,011 0,008 1,8 0,063 1,1 0,003 0,009 Teräsristikkohalli 1 m 2 326 0,001 740 0,001 0,0014 0,001 0,05 0,002 1,1 0,003 0,001 Ylipainehalli 3440 k-m2 Lämmitettävä kenttä 6275 k-m2 Teräsristikkohalli 2247 k-m2 1 850 000 1 300 000 6,9 4,6 730 000 2,7 28 000 000 25 000 000 1 700 000 45,3 52 39,7 670 24,6 4500 11,5 20,6 41,3 69 53,1 11 000 403,3 6900 17,7 56,5 2,7 3,1 2,4 110 4,0 2500 6,3 2,2 Arto Saari 26
Johtopäätökset Rakennuksen käytön aikainen energian kulutus aiheuttaa pääosan rakennuksen elinkaaren aikaisista hiilidioksidi-, rikki- ja eteenipäästöistä Sen vuoksi on jo tärkeää rakennussuunnitteluvaiheessa huolehtia siitä että rakennus kuluttaa kohtuullisesti energiaa Arto Saari 27
Suosituksia Huolellinen tilamitoitus: vältetään turhia tiloja Rakennusten ja tilojen sijainti: lähelle asutusta ja joukkoliikennettä Tilojen käyttöasteen pitäminen korkealla (palvelujen tarpeen kartoitus; liikuntapaikkojen sijainti asutuskeskuksessa) Rakennuksen ilmanvaihto: ilmanvaihdon mitoitus ja käyntiajat tarpeen mukaisiksi; Ilmanvaihtoon korkean hyötysuhteen LTO Vanhojen rakennusten vaipan lisälämmön eristäminen ja tiivistäminen Kohtuulliset lämpötilat sisällä ja allasvedessä Lauhdelämmön tehokas hyötykäyttö (jäähallit) Käytettävän energian valinta: suositaan uusiutuvia polttoaineita! Arto Saari 28
Lähteet: Saari, A., Sekki, T., Sinivuori, P. & Tuomela, S., 2007. Liikuntapaikkarakentamisen ympäristövaikutukset. Opetusministeriön liikuntapaikkajulkaisu 91, Helsinki: Rakennustieto Oy, 112 s. Vaahterus, T., Saari, A. Jäähallirakennuksen aiheuttamat ympäristökuormitukset, Teknillisen korkeakoulun rakentamistalouden laboratorion raportteja 194, Espoo 2001, 66 s. Vaahterus, T., Saari, A. Uimahallin ympäristökuormitukset, Teknillisen korkeakoulun rakentamistalouden laboratorion raportteja 203, Espoo 2001, 51 s. Tuomela, S., Sekki, T. Saari, A. Liikuntahallin ympäristökuormitukset, Teknillisen korkeakoulun rakentamistalouden laboratorion raportteja 208, Espoo 2003, 45 s. Saari, A., Sekki, T., 2008. Energy consumption of a public swimming bath, Open Construction and Building Technology Journal, In Press. Arto Saari 29
Muuta kirjallisuutta: Saari, A. 2008.Uudisrakennusten lämmitysenergian kulutuksen pienentämisen kustannusvaikutukset, TKK Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan laitoksen julkaisuja B:5, Espoo, 33 s. Saari, A. Ympäristökuormitusten ohjaus talonrakennushankkeissa: Liike- ja palvelurakennukset, Teknillisen korkeakoulun rakentamistalouden laboratorion raportteja 188, Espoo 2000, 67 s. Junnila, S., Saari, A. Rakennusosien aiheuttamien ympäristökuormien laskenta, Teknillinen korkeakoulu, Rakennetekniikan laitos, Rakentamistalous, Raportti 150, Otaniemi 1997, 90 s. Luoto, K., Lähteenoja, S., Lettenmeier, M., LiikuntaMIPS, Liikuntaharrastusten luonnovarojen kulutus, Kuluttajatutkimuskeskus, Julkaisuja 4: 2008, Helsinki, 52 s. Arto Saari 30
Dosentti, TkT Arto Saari Teknillinen korkeakoulu Insinööritieteiden ja arkkitehtuurin tiedekunta Rakenne- ja rakennustuotantotekniikanlaitos PL 2100 02015 TKK S-posti: arto.saari@tkk.fi p. 040 5630 803 Arto Saari 31