TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Rakentamisen hiilivarasto Puupäivä 30.11.2017 Wanha Satama Tarja Häkkinen, Sirje Vares
Hiilivarasto Puun sisältämä hiili varastoituu puutuotteisiin tuotteen käyttöiän ajaksi. Kun puutavara on hankittu kestävästi hoidetuista metsistä, hiilisisältö voidaan ottaa huomioon miinusmerkkisenä elinkaaren tuotevaiheessa. Kestävässä metsänhoidossa puuta kasvaa vuoden aikana enemmän kuin sitä hakataan. Kun puuston kasvu sitoo enemmän hiiltä kuin hakkuut ja lahoaminen vapauttavat, niin metsä toimii hiilinieluna. Elinkaaren päätösvaiheessa varastoitunut eloperäinen hiili palaa takaisiin päästönä ilmastoon. Jos puutuote siirtyy seuraavaan käyttökohteeseen, tuotteen jatkokäytön mukana seuraa myös hiilivarasto.. EN 16485:2014 Round and sawn timber - Environmental Product Declarations - Product category rules for wood and wood-based products for use in construction EN 15978:2011 Sustainability of construction works Assessment of environmental performance of buildings 1.12.2017 2 Calculation method
Tavoite Arvioida suomalaisen rakennuskantaan sitoutuneen hiilen varasto Arvioida eri rakennustapojen vaikutusta hiilivaraston kehittymiseen uudisrakentamisessa ja korjausrakentamisessa Arvioida samalla khk-päästöjä ja ottaa substituutiovaikutuksena huomioon päästöjen muutos korvattaessa betonirakenneratkaisuja samat toimivuusvaatimukset täyttävillä puurakennejärjestelmillä 1.12.2017 3
Lähtökohtana mallikerrostalo 4-kerroksinen asuintalo - Puuinfon mallikerrostaloon Kaikki 4 kerrosta puurakenteisia / betonirakenteisia Samat keskeiset rakennusmääräykset Kaikilla vertailtavilla rakennuksilla on sama tilaratkaisu. Rakennustyyppi Kerrosten lukumäärä Asuinkerrostalo 4 krs Bruttoala 1922 m 2 Huoneistoala 1402 m 2 Asuntojen lukumäärä 32 kpl 1.12.2017 4
Rakennejärjestelmät 5 puurakennejärjestelmää ja betonielementtirakennus: puupilari-palkki-runko (A), CLT-rakenteiset suurelementit (B), puurankarakenteiset tilaelementit (C), puurankarakenteiset suurelementit (D), CLT-rakenteiset tilaelementit (E), betonielementtirakennus (F). 1.12.2017 5
Materiaalien määrät kg/br-m2 US, VS, VP, YP + vesikatto, perustus, parvekkeet, hormit, portaat, hissikuilu, pilarit ja palkit, ovet, ikkunat Rakennus A B C D E F Rakennusmateriaalien tarve kg / br-m 2 710 750 630 710 740 1 460 Puumateriaalien määrä kg / br-m2 110 190 130 120 240 30 Puumateriaalien osuus 15 % 26 % 20 % 17 % 32 % 2 % 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 A B C D E F KAIKKI PUUMATERIAALIT 1.12.2017 6
Hiilijalanjälki (CO2e-päästö) Puutuotteisiin varastoituva hiili (CO2:na) RAKENNUS A B C D E F PÄÄSTÖ kg CO2e / br-m2 (A1 A4) 169 167 156 170 161 282 kg CO2e / br-m2 (A1 A5, B2, B4) 184 184 173 186 178 293 VARASTO Hiilivarasto kg CO2 / br-m2 149 283 179 176 298 40 350 300 PÄÄSTÖ 350 VARASTO 250 300 200 150 100 A1-A4 A1-A5,B2,B4 250 200 150 100 A1-A4 50 50 0 0 A1.12.2017 B C D E F A B C D E F 7
Tulokseen vaikuttavia tekijöitä Betoni karbonatisoituminen ja hiilisisältö (50 vuotta) betonikerrostalon betonirakenteiden pinnat karbonatisoituvat 50 vuoden käyttöiän aikana 2 cm sementtiä käytetään keskimäärin 280 kg/m 3 betonin hydratoitumisaste on 0,75 sementin CaO-pitoisuus 60% Yoon et al. Atmospheric Environment 41 (2007)7274-7285 700 Yoon et al. 2007. Effect of global climatic change on carbonisation progress of concrete. Atmospheric Environment 41 (2007) 7274-7285 600 500 400 300 200 Tonnia CO2 / rakennus kg CO2 / br-m2 100 0 1 2 3 4 5 6 7 1.12.2017 8
Tulokseen vaikuttavia tekijöitä Palokipsilevyt ja KHK-päästöt 175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 1 2 3 4 5 kgco2e /br-m2 (perustapaus) kgco2e /br-m2 (ilman palokipsilevyjä) 1.12.2017 9
Johtopäätöksiä substituutiovaikutuksesta 4-kerroksinen asuinkerrostalo Investointivaihe KHK-päästöjen säästö 40 44 % Investointivaihe + käyttövaihe KHK-säästö 11 12 % jos energiateollisuuden päästöt eivät muutu KHK-säästö 16 18 % jos energiateollisuuden päästöt 50 v aikana keskimäärin puolet 2016 tasosta Hiilivarasto Hiilivaraston kasvu 174 547 % Suurin varasto kun materiaalina CLT ja järjestelmänä tilaelementit Varasto pysyy koko käyttöiän ajan Elinkaaren lopussa hiili vapautuu jos hyödyntäminen lämmöntuotannossa. Hiilisisältö pysyy varastona jos hyödyntäminen seuraavassa käyttökohteessa (EN 16485:2014) 1.12.2017 10
Uusia puukerrostaloasuntoja tulossa Varmat 82 180 k-m2 Todennäköiset 316 780 k-m2 Mahdolliset 256 770 k-m2 Yhteensä 655 730 k-m2 1.12.2017 11
Vaikutus hiilivarastoon Hiilivarasto Varmat & tod.näk. Summa 1000 tonnia CO2 101 54 156 1000 tonnia C 28 15 42 Vaikutus KHK-säästöön KHK-säästö Varmat & tod.näk. Mahdolliset Mahdolliset Summa 1000 tonnia CO2 48 31 79 Vastaa 1730 kerrostalon (mallitalon) käyttövaiheen vuosipäästöjä 1.12.2017 12
Rakennetun ympäristön hiilivaranto 1000 tonnia Puumateriaalit CO 2 C Osuudet Erilliset pientalot 13 946 25 568 6 972 31 % Kesämökit 4 440 8 134 2 219 10 % Maatalous- ja muut (talous)rakennukset 4 614 8 455 2 307 10 % Rivi- ja kerrostalot 3149 5778 1575 7 % Teollisuus- ja varastorakennukset 2 952 4 083 1 112 5 % Liike-, toimisto ja julkiset rakennukset 1524 2784 761 3 % Vähäiset rakennukset 5 180 9 495 2 590 11 % Piharakenteet 3 500 6 415 1 750 8 % Infrarakenteet 7 105 13 029 3 553 16 % Yhteensä 46 409 83 742 22 838 100 % 1.12.2017 13
Suomen rakennuskannan hiilivaranto ilman kiintokalusteita noin 64 milj. tonnia CO2. Eniten hiilivarantoa on erillisissä pientaloissa 31 %. Suomen metsät sitoivat 2000-luvulla keskimäärin 34 milj. tonnia CO 2 2016 asuinkerrostalojen tuotanto oli 1,3 milj. k-m2, josta puukerrostalokohteita vain muutama. Lähivuosina kohteita tulossa n. 0,425 milj. k- m 2. Kasvattavat hiilivarastoa, mutta tälläkin volyymillä hitaasti. Puukerrostalojen materiaalipohjaiset khk-päästöt eri puurakennusjärjestelmillä noin 160 170 kgco 2 e/br-m 2 Puurakennejärjestelmien välinen ero pieni. Puukerrostalojen säästövaikutus betonielementtirakentamiseen noin 40 44 %. Säästövaikutus noin 120 kg/m2.