VANTAAN LÄHES NOLLAENERGIA PÄIVÄKOTIKONSEPTI

raportti

ver 1.1 14.10.2014

Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy Ab Case Consult Ltd Metropolia Ammattikorkeakoulu Climaconsult Finland Oy Projectus Team Oy Finnmap Consulting Oy

VANTAAN LÄHES NOLLAENERGIAPÄIVÄKOTIKONSEPTI

raportti

ver 1.1 14.10.2014

Kimmo Lylykangas Albert Andersson Eilif Bjørge Eero Juhonen Erkki Hakanen Jari Kiuru Kimmo Kuismanen Marita Kuismanen Seppo Mäki-Pollari Jyri Nieminen Juha Pentikäinen Juha Päätalo Markus Sipilä Piia Sormunen Hanna Stammeier

Tämä energiatehokkaan päiväkodin ratkaisuja koskeva raportti on tehty Vantaan kaupungin toimeksiannosta vuonna 2014.

© 2014 Vantaan kaupunki ja raportin tekijät

1

TIIVISTELMÄ

Vantaan kaupungin rahoittamassa hankkeessa tarkasteltiin päiväkodin toteuttamista lähes nollaenergiatalona. Hankkeessa laadittiin Leinelän 2. päiväkodin esisuunnitelma, josta tehtiin dynaaminen olosuhde- ja energiasimulaatio erilaisilla energiatehokkuustasoilla, hiilijalanjälkilaskelma kahdella eri runkomateriaalivaihtoehdolla, rakennevaihtoehtojen rakennusfysikaalisen toimivuuden arviointi sekä koko rakennuksen kestävyyden arviointi standardin ISO 21929-1 mukaisesti. Rakennuspaikan pienilmasto-olosuhteet analysoitiin.

Lähes nollaenergiatalolla viitataan energiatehokkuusdirektiivin (EPBD) asettamaan yleiseurooppalaiseen energiatehokkuustavoitteeseen. Suomalaista määritelmää ei ole vielä muodostettu. Tämän hankkeen laskentatulosten perusteella lähes nollaenergiapäiväkodilla voitaisiin Vantaan kaupungin hankkeissa perustellusti tarkoittaa päiväkotirakennusta, jonka E-luku on 50 % rakentamismääräysten esittämästä E-lukuvaatimuksesta (E=85). Vantaan kaupungin asettamista yleisistä tavoitteista yksi on teknisten järjestelmien huollettavuus ja yksinkertaisuus, jota noudattaen ensisijainen vaihtoehto Leinelän 2. päiväkodin energiaratkaisuksi on lämmöntuotto kaukolämmöstä ja aurinkosähköjärjestelmä (n. 72 m²:n).

Aurinkosähköjärjestelmän mitoitusperusteena voi taloudellisen kannattavuuden perusteella pitää sitä, että koko tuotto voidaan käyttää rakennuksessa. Tämä toteutuu päiväkotirakennuksessa, kun järjestelmän huipputuotto kesälauantaina tai -sunnuntaina vastaa rakennuksen sähkökäytön pohjatehoa. Aurinkoenergian kannattavuudelle on oleellista se, että päiväkoti on käytössä myös kesällä. Aurinkosähköjärjestelmä ei käytännössä vaadi ylläpitoa, mutta hyvän vuosituoton varmistamiseksi paneelipinta on hyvä puhdistaa lumesta maaliskuun alussa, mikäli lumi ei muuten ole vielä sulanut. Maaliskuun laskennallinen sähköntuotto vastaa n. 10 %:a järjestelmän vuosituotosta.

Lähtökohdat päiväkodin energiatehokkuudelle ja vähäpäästöisyydelle luodaan asemakaavoituksessa. Yksikerroksinen ratkaisu ei ole olennaisesti kaksikerroksista ratkaisua huonompi hiilijalanjälki- tai energiatehokkuusnäkökulmasta. Arkkitehtisuunnittelussa kompakti muoto on tärkeä energiatehokkuuden indikaattori, ja sitä voidaan nykyisiä käytäntöjä paremmin arvioida ns. painotetun muotokertoimen (Aulkovaippa / Aohjelma-ala) avulla. Painotetulla muotokertoimella tarkoitetaan sitä, että ulkovaipan rakennusosien pinta-aloja painotetaan niiden lämmönläpäisykertoimia vastaavilla kertoimilla. Kun ulkovaipan pinta-alaa verrataan muotokerrointa laskettaessa ohjelma-alaan (ei suunnitteluratkaisun pinta-alaan kuten yleensä), tunnusluku huomioi myös tilankäytön tehokkuuden.

Materiaalivalinnoilla voidaan vaikuttaa elinkaaren hiilijalanjälkeen (tuotevaiheeseen) erityisesti yksikerroksisissa päiväkodeissa, jotka voidaan tehdä P3-paloluokkaan. P2-paloluokan päiväkodissa puu- ja betonirunkoisten vaihtoehtojen välinen ero elinkaaren (100 vuotta) hiilijalanjäljessä on erittäin pieni. Piharakentaminen (maaperän stabilointi) ja paalutus vaikuttavat merkittävästi hiilijalanjälkeen.

Rakennusfysikaalista toimivuutta koskevien tarkastelujen mukaan nollaenergiaratkaisun ulkoseinissä ei ole homeriskiä, jos sadevesi ei pääse rakenteeseen. Puurakennevaihtoehtona tarkasteltiin clt-runkoista ratkaisua, jossa kantava rakenne on monikerroksinen massiivipuulevy. Massiivipuulevyrakenteessa höyrynsulku tulisi tehtyjen tarkastelujen mukaan sijoittaa massiivipuulevyn sisäpintaan. Erillinen ilmansulkukerros voi sijaita levyn ulkopinnassa. Homeriskien kannalta herkin rakenneosa on tuulensuojakipsilevy. Matalaenergia- ja lähes nollaenergiavaihtoehdoissa tuulensuojakipsilevyn päälle on suositeltavaa asentaa tuulensuojavilla. Puurunkoisessa ulkoseinärakenteessa tuuletusraon tulisi olla vähintään 32 mm.

Kestävän rakentamisen ISO-standardin 21929-1 esittämiin kestävyyden arviointinäkökulmiin tulisi päiväkotihankkeissa lisätä pienilmasto. ISO-standardin mukainen arviointi varmistaa kestävyyden laaja-alaisen ja monipuolisen arvioinnin, ja sitä voidaan käyttää suunnittelun ohjauksen apuna. Standardi ei kuitenkaan osoita vertailutasoja, jotka ovat tarpeen suunnittelun ohjauksessa ja tavoitetasojen asettamisessa. Vertailutasojen asettaminen vaatii lisätutkimusta.

2

SISÄLTÖ

TIIVISTELMÄ ....................................................................................................................................................... 1 SISÄLTÖ .............................................................................................................................................................. 2 1. ALKUSANAT ........................................................................................................................................ 3 2. JOHDANTO ......................................................................................................................................... 5 2.1 HANKKEEN TAVOITTEET ........................................................................................................................... 5 2.2 TYÖRYHMÄ ............................................................................................................................................... 6 3. TARKASTELTAVA PÄIVÄKOTISUUNNITELMA ....................................................................................... 7 3.1 LÄHTÖTIEDOT ........................................................................................................................................... 7 3.2 ARKKITEHTISUUNNITELMA ....................................................................................................................... 8 3.3 TALOTEKNIIKKAKONSEPTI ...................................................................................................................... 14 4. ENERGIATEHOKKUUS JA SISÄILMAN OLOSUHTEET ............................................................................ 18 4.1 TYÖMENETELMÄT .................................................................................................................................. 18 4.2 UUSIUTUVA LÄHIENERGIA ...................................................................................................................... 20 4.3 ENERGIATEHOKKUUSTARKASTELUT ....................................................................................................... 24 4.4 SISÄILMAN OLOSUHTEET ........................................................................................................................ 36 5. HIILIJALANJÄLKI ................................................................................................................................ 38 5.1 TYÖMENETELMÄT .................................................................................................................................. 38 5.2 LÄHTÖTIEDOT JA OLETUKSET ................................................................................................................. 38 5.3 LASKENNAN TULOKSET ........................................................................................................................... 39 5.4 HAVAINTOJA HIILIJALANJÄLKITARKASTELUSTA ...................................................................................... 39 6. KESTÄVYYDEN ARVIOINTI ................................................................................................................. 42 6.1 TYÖMENETELMÄT .................................................................................................................................. 42 6.2 ARVIOINTINÄKÖKULMAT ....................................................................................................................... 43 6.3 PIENILMASTO .......................................................................................................................................... 50 7. RAKENTEIDEN TOIMIVUUS ............................................................................................................... 56 7.1 TYÖMENETELMÄT .................................................................................................................................. 56 7.2 JULKISIVUN SATEENPITÄVYYS ................................................................................................................. 56 7.3 LÄMMÖNERISTETTYJEN ULKOSEINIEN TOIMIVUUS ............................................................................... 58 8. YHTEENVETO .................................................................................................................................... 64 9. LÄHTEET ........................................................................................................................................... 67 PAINETUT LÄHTEET .......................................................................................................................................... 67 INTERNET-LÄHTEET ......................................................................................................................................... 68 MUUT LÄHTEET ................................................................................................................................................ 68 VALOKUVAT ..................................................................................................................................................... 69 10. LIITTEET .......................................................................................................................................... 70 LIITE 1: Leinelän 2. päiväkodin tilaohjelma LIITE 2: Ehdotussuunnitelma, 2-kerroksinen vaihtoehto (a) ja 1-kerroksinen vaihtoehto (b) LIITE 3: Puu- ja betonirakenteisen päiväkodin rakennetyypit LIITE 4: Rakennusosien pinta-alatiedot LIITE 5: Leinelän II päiväkodin rakennuspaikan pienilmaston CASE-analyysi (a) ja tuulisimulaatio (b, c) LIITE 6: Aurinkosähköjärjestelmän tuotto ilman ympäristön varjostusta (a) ja rakennukset huomioiden (b) LIITE 7: Elinkaarikustannustarkastelu, yhteenveto

3

1. ALKUSANAT

Vantaan kaupungin strategia velvoittaa kiinteistöjen energiatehokkuuden parantamiseen ja erityisesti uudisrakentamisessa lähes nollaenergiakohteiden rakentamiseen.

Valmisteilla olevat valtakunnalliset lähes nollanenergiamääräykset astuvat tiettävästi voimaan vuoden 2018 lopussa. Vantaan kaupungin Tilakeskuksessa päätettiin ennakoida mikä lähes nollaenergiarakentamisen tavoitetaso olisi ja miten siihen tulisi varautua. Lähes nollaenergiarakentamisen esimerkkikohteeksi valittiin Kehäradan varteen rakentuvaan Leinelän kaupunginosaan rakennettava toinen päiväkoti.

Kehittämishanke on osahanke Etelä-Suomen aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittamassa Innovatiivisuutta julkisiin investointeihin (IJI) hankkeessa. IJI-hankkeen tavoitteena oli luoda toiminta- ja sopimusmalleja, joiden avulla kunnat voivat helpommin hyödyntää innovaatioita hankinnoissaan ja tukea tätä kautta innovaatioiden kaupallistumista.

Vantaan kaupunki määritteli lähes nollaenergiarakennuksen omista lähtökohdistaan:

toimiva, arkkitehtonisesti ja teknisesti laadukas, kustannustehokas ja helposti ylläasetti kehittämishankkeen tavoitteeksi:

monistettavan lähes nollaenergiapäiväkodin konseptin kehittäminen energiatehokkaan rakennuksen tavoitekokonaisuuden hallinta. Päiväkodin tavoitteenasettelua ja

suunnitelmia arvioitiin kestävän rakentamisen ISO-21929-1 standardin avulla. kustannusten hallinta. Tavoitteena oli selvittää lähes nollaenergiarakentamisen kustannusvaikutus

rakennushankkeisiin ja investointiohjelmaan. innovaatioiden mahdollistaminen hankkeiden eri vaiheissa.

Kehittämistehtävään valittiin neuvottelumenettelyllä arkkitehti Kimmo Lylykankaan kokoama ja johtama monialainen konsulttiryhmä.

Kehittämishankkeen tuloksena syntyi Vantaan kaupungin lähes nollaenergiapäiväkodin konsepti. Johtopäätöksenä todetaan:

Erillinen kehittämishanke ennen rakennushankkeen käynnistämistä salli vaihtoehtojen tutkimisen ja loi mahdollisuuksia uusille näkökulmille; mikroilmastoanalyysi osoittautui olennaiseksi aurinkoenergian hyödyntämisen ja päiväkodin pihan käytettävyyden kannalta.

Integroidun suunnittelun ja laskentaprosessin avulla (esi)suunnitelmaa on mahdollista kehittää kestävämpään ja kustannustehokkaampaan suuntaan.

Jos ja kun tavoitellaan innovaatioita investointeihin, hankintatapa ratkaisee; neuvottelumenettely osoittautui käyttökelpoiseksi tavaksi hankkia kehittämishankkeeseen maan parasta osaamista.

Kehittämishanke oli antoisa, nopea ja tehokas oppimisprosessi Vantaan kaupungin edustajille. Hankkeessa selvitettiin parhain mahdollisin menetelmin lähes nollaenergiarakentamisen tavoitetaso sekä siihen johtavat lukuisat ja konkreettiset valinnat. Kehittämishankkeella on valtakunnallista merkitystä, koska se viitoittaa suuntaa tulevalle lakisääteiselle lähes nollaenergiarakentamiselle.

4

Vantaalla 5.9.2014

Arja Lukin

Kaupunginarkkitehti

Merja Ryytty,

Rakennuttaja-arkkitehti, hankkeen projektinvetäjä

Marita Tamminen

Projektipäällikkö, energia-asiat / kestävä rakentaminen

5

2. JOHDANTO

2.1 HANKKEEN TAVOITTEET Tässä raportissa esitetään Leinelän 2. päiväkodin esisuunnittelussa toteutetut laskennalliset tarkastelut sekä niistä tehdyt johtopäätökset. Raportti osoittaa perustellun taenergiatehokkuustavoitteen asettamiseen Vantaan päiväkotihankkeissa. Tämän raportin lisäksi hankkeessa on laadittu Leinelän 2. päiväkodin esisuunnitelma ja elinkaarikustannustarkastelu.

Laskennalliset tarkastelut käsittävät päiväkodin

energiatehokkuuden (yksi- ja kaksikerroksisen luonnoksen vertailu, valitun luonnoksen energiankulutuksen laskeminen eri energiatehokkuustasoilla)

hiilijalanjäljen (elinkaaren hiilijalanjälki standardin EN15978 mukaisesti)

sisäolosuhteet (kesäaikainen sisälämpötilojen hallinta ryhmähuoneissa)

pienilmaston (tuulisuussimulaatio, CASE-menetelmän mukainen pienilmastoanalyysi johtopäätöksineen)

uusiutuvan energian tuottopotentiaalin (aurinkosähköjärjestelmän tuotto)

rakennusfysikaalisen toimivuuden (puu- ja betonirakenteiden rakennusfysikaalinen toimivuus).

Lisäksi raportissa esitetään päiväkodin kestävyyden arvionti standardin ISO 21929-1 mukaisesti.

Leinelän 2. päiväkoti on IJI- hankkeen (Innovatiivisuutta Julkisiin Investointeihin) Vantaan kaupungin osaprojektin pilottiprojekti. IJI-hankkeen kohteena olevilla organisaatioilla on tavoitteena vähentää energiankäyttöä ja sen päästöjä eri sektoreilla. IJI- hankkeen hakijana toimii Green Net Finland ry. Hanke saa rahoitusta Euroopan unionin Euroopan aluekehitysrahastolta (EAKR).

Vantaan kaupungin tilakeskuksen tavoitteet IJI- projektissa ovat:

1) Nollaenergiapäiväkodin konseptin määritys ja teknologia, kustannusvaihtoehtojen selvittäminen

2) Kartoitus, mittaus ja monitoroinnin innovaatioiden hyväksikäyttö

3) Edellisten tulosten levittäminen nollaenergiapäiväkodin hankintaa varten Vantaan tilakeskukseen sekä hankintaorganisaatioon.1

Edellä kuvatuista tavoitteista tämä raportti vastaa kohdan 1 esittämiä tavoitteita poislukien kustannusnäkökulma, jota tarkastellaan erillisessä elinkaarikustannuslaskelmassa.

1 Leinelän 2. päiväkoti. Tarveselvitys 28.6.2013. Vantaan kaupunki, maankäytön, rakentamisen ja ympäristötyön toimiala. Tilakeskus / Hankevalmistelu 2013, 3 4.

6

2.2 TYÖRYHMÄ Kimmo Lylykangas, arkkitehti, projektiarkkitehti Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy Kimmo Kuismanen, TkT, arkkitehti, pääsuunnittelija Ab CASE consult Ltd Jari Kiuru, arkkitehti, tietomallinnus ja määrälaskenta Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy Juha Päätalo, arkkitehti, aurinkosähkön tuotto Arkkitehtuuritoimisto Kimmo Lylykangas Oy Markus Sipilä, ark.yo B. Arch, tietomallinnus Ab CASE consult Ltd Marita Kuismanen, suunnittelija, CASE-analyysi Ab CASE consult Ltd Eilif Bjørge, arkkitehti NAL, päiväkotikonsepti Ab CASE consult Ltd Eero Juhonen, arkkitehti-SAFA Ab CASE consult Ltd Jyri Nieminen, DI, energiaratkaisut ja sisäilmasto Finnmap consulting Oy Albert Andersson, DI, tuulisuussimulaatio Finnmap consulting Oy Erkki Hakanen, DI, sähkö- ja automaatiosuunnittelu Projectus Team Oy Seppo Mäki-Pollari Projectus Team Oy Juha Pentikäinen, DI, LVI-suunnittelu ClimaConsult Finland Oy Piia Sormunen, osaamisaluepäällikkö, TkT Metropolia Ammattikorkeakoulu energia-, olosuhde- ja hiilijalanjälkilaskenta Hanna Stammeier, DI Metropolia Ammattikorkeakoulu energia-, olosuhde- ja hiilijalanjälkilaskenta

Merja Ryytty, rakennuttaja-arkkitehti, hankesuunnittelun projektinvetäjä Vantaan kaupunki, Tilakeskus/hankevalmistelu Arja Lukin, kaupunginarkkitehti Vantaan kaupunki, Tilakeskus/hankevalmistelu Marita Tamminen, projektipäällikkö Vantaan kaupunki, Tilakeskus/hankevalmistelu Katri Olli, rakenneinsinööri Vantaan kaupunki, Tilakeskus/hankevalmistelu Per Andersson , LVI-insinööri Vantaan kaupunki, Tilakeskus/hankevalmistelu Anne Valkeapää, suunnittelija / puhtauspalvelut Vantaan kaupunki, Tilakeskus/hankevalmistelu Yrjö Jaakkola, sähköinsinööri Vantaan kaupunki, Tilakeskus/hankevalmistelu Timo Sippola, LVI-insinööri Vantaan kaupunki, Tilakeskus/rakennuttaminen Päivi Riehunkangas, suunnittelija Vantaan kaupunki, Sivistysviraston toimiala Noora Ilola, ympäristökonsultti Vantaan kaupunki, Sivistysviraston toimiala Mirja Toivonen Vantaan kaupunki, Varhaiskasvatuspalvelut Matti Nurmi, työsuojeluvaltuutettu Vantaan kaupunki, Henkilöstökeskus Kari-Matti Sahala, kehityspäällikkö Green Net Finland ry

7

3. TARKASTELTAVA PÄIVÄKOTISUUNNITELMA

3.1 LÄHTÖTIEDOT Leinelän 2. päiväkoti on kuusiryhmäinen ja se tarjoaa n. 110 hoitopaikkaa. Leinelä 2. päiväkoti on Vantaan taloussuunnitelmassa 2013 -2016 ajoitettu valmistuvaksi vuonna 2017. Valmistumisvuosi tarkentuu seuraavan väestöennusteen yhteydessä.

RAKENNUSPAIKKA Leinelän 2. päiväkoti rakennetaan Vantaan kaupunkiin kortteliin 70115 tontille 1, jonka rakennusoikeus on 1500 kem². Rakennuspaikan osoite on Leinelänkaari 10, 01360 Vantaa. Päiväkodin viereen toteutetaan lähistöllä sijaitsevien asuinkerrostalojen yhteinen asukastupa (n. 300 kem²). Asukastupaan sijoittuu kokous-, kerho-, liikunta sekä keittiö- ja wc-tiloja Päiväkodin ja asukastuvan tilat suunnitellaan niin, että niiden yhteiskäyttö on mahdollista.

Voimassa oleva asemakaava sallii päiväkodin rakentamisen kahteen kerrokseen. Asemakaavan mukaan tontin arkkitehtuurin tulee poiketa ympäröivän asuinrakentamisen vähäeleisestä arkkitehtuurista esim. voimakkaamman värityksen ja kattomuotojen avulla. Rakennusten katujulkisivujen pääasiallinen materiaali on oltava rappaus. Päiväkodin ja asukastuparakennuksen tilojen ulkokuoren ääneneristävyyden lento- ja liikennemelua vastaan on oltava vähintään 28 dB. Päiväkodin leikkipiha aidataan suoja-aidalla.

Rakennukselle on osoitettu kaksi tieliittymää. Autopaikkatarve määritellään rakennusluvan yhteydessä. Päiväkodin tontti on toimintaansa nähden ahdas, ja siksi huoltoliikenteen ja saattopaikkojen suunnitteluun on kiinnitettävä erityistä huomiota.2

Kuva 1. Leinelän 2. päiväkodin tontti.

2 Leinelän 2. päiväkoti. Tarveselvitys 28.6.2013. Vantaan kaupunki, maankäytön, rakentamisen ja ympäristötyön toimiala. Tilakeskus / Hankevalmistelu 2013, 6 7.

8

Kuva 2. Leinelän 2. päiväkodin tontin asemakaava.

TILAOHJELMA Esisuunnittelun ehdotussuunnitelmassa on noudatettu Vantaan kaupungin tarveselvityksen tilaohjelmaa, joka on raportin liitteessä 1.

3.2 ARKKITEHTISUUNNITELMA

YKSI- VAI KAKSIKERROKSINEN? Leinelän 2. päiväkodin tonttin on kaavoitettu kaksikerroksiselle rakennukselle. Kaksikerroksista ratkaisua pidetään yleensä parempana lähtökohtana energiatehokkuudelle kuin yksikerroksista ratkaisua. Toisaalta päiväkodin rakentaminen kahteen kerrokseen on toiminnallisesti ongelmallisempaa.

Esisuunnittelussa tontille laadittiin kaksi vaihtoehtoista luonnossuunnitelmaa: yksi- ja kaksikerroksinen. Luonnossuunnitelmat on esitetty liitteissä 2a (2-kerroksinen) ja 2b (yksikerroksinen). Vaihtoehtojen energiatehokkuutta vertailtiin laskemalla niiden energiankulutus dynaamisella energiasimulaatio-ohjelmalla.

Vaihtoehtoiset luonnossuunnitelmat laadittiin tietomalleina, joita käytettiin olosuhde- ja energiasimulaatioon ja määrälaskentaan. Energialaskentaan käytettiin dynaamista Progmanin Comfort&Energy (Riuska)-laskentaohjelmaa. Energia-asiantuntija tarkasteli rakennusmassojen ja aukotusten vaikutusta rakennuksen energiatehokkuuteen. Taulukossa 1 on esitetty arkkitehtisuunnitelmien tiedot.

9

Taulukko 1. Arkkitehtiratkaisut.

Vaihtoehtoiset arkkitehtisuunnitelmat Rakennuksen pinta-ala [m2]

Ikkuna-ala [m2]

I-kerroksinen ratkaisu

1306,6 26% JULKISIVUALASTA IKKUNAA, 11 % LATTIA-ALASTA = 150 M2

II-kerroksinen ratkaisu

1316,1 24% JULKISIVUALASTA IKKUNAA, 17 % LATTIA-ALASTA = 224 M2

Energialaskenta tehtiin RakMk D3:n esittämillä lähtötiedoilla rakennuksen standardoidulla käytöllä. Tulokset on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. Rakennusmassojen energiankulutus.

Tulokset osoittivat, että arkkitehtiratkaisujen erot energiatehokkuusnäkökulmasta olivat hyvin pienet. Erot syntyivät lämmitysenergiantarpeessa. Taulukossa 2 on analysoitu rakenteiden pinta-aloja arkkitehtiratkaisuissa.

10

Taulukko 2. Arkkitehtiratkaisujen pinta-alavertailu. + kuvaa enemmän kuin vertailtavaa vaihtoehtoon verrattuna ja - vähemmän vertailtavaan vaihtoehtoon verrattuna.

Yksikerroksinen

A

Kaksikerroksinen B

U-arvo [W/m2K]

Kattopinta-ala + - 0,09 Seinäpinta-ala - + 0,17 Ikkunapinta-ala - + 1,0 Alapohja + - 0,16

Johtopäätöksenä voidaan sanoa, että kerroslukua enemmän rakennuksen lämmitysenergiantarpeeseen vaikuttaa eri rakenneosien pinta-alat ja niiden lämmönläpäisykertoimet.

PAINOTETTU MUOTOKERROIN SUUNNITTELUN APUVÄLINEENÄ Suurin osa tavanomaisen päiväkodin energiankulutuksesta johtuu tilojen lämmityksestä. Energiatehokkaan päiväkodin suunnittelussa pyritään yleensä kompaktiin muotoon, jolla myötävaikutetaan olennaisesti siihen että tilojen lämmitysenergiantarve muodostuu pieneksi.

Suuren rakennuksen muodon kompaktiutta on usein vaikeaa arvioida luonnossuunnitteluvaiheessa, jossa kuitenkin voitaisiin olennaisesti vaikuttaa siihen. Suunnittelun varhaisessa vaiheessa tehdyillä valinnoilla on suuri merkitys energiatehokkuudelle, mutta energialaskentaa ei yleensä voida tehdä ennenkuin rakennuksesta ja sen teknisistä järjestelmistä voidaan esittää riittävät oletusarvot. Tämän vuoksi luonnossuunnittelua on pyritty ohjaamaan ja luonnossuunnitelman energiatehokkuutta arvioimaan ns. muotokertoimen avulla.

Keski-Eurooppalaisessa passiivitalorakentamisessa käytetään muotokerrointa A/V, jossa ulkovaipan pinta-ala suhteutetaan rakennuksen lämmitettävään tilavuuteen. Pohjoismaissa puolestaan on käytetty muotokerrointa A/A, jossa ulkovaipan ala suhteutetaan lattiapinta-alaan. Muotokertoimen käyttötarkoitus on ohjata arkkitehtisuunnittelua ratkaisuun, ulkovaipan pinta-ala on muut suunnittelun lähtökohdat huomioiden mahdollisimman pieni.

Pohjoismaista muotokertoimen määrittelytapaa voidaan pitää toimivampana kuin keskieurooppalaista, sillä tunnusluku A/A ohjaa pitämään myös huonekorkeuden kohtuullisena.3 Tämäkin tunnusluku on usein harhaanjohtava, sillä siinä ei huomioida eri rakennusosien erilaista lämmönläpäisykerrointa. Käsitys kaksikerroksisen rakennuksen paremmasta energiatehokkuudesta yksikerroksiseen rakennukseen nähden lienee ainakin osittain peräisin juuri muotokerrointarkasteluista, jotka ovat näiltä osin hieman harhaanjohtavia.

Rakentamismääräysten asettamien vaatimusten johdosta yläpohjan lämmöneristävyys on käytännössä selvästi ulkoseiniä ja alapohjaa parempi. Ikkunat ja ovet heikentävät olennaisesti ulkoseinien keskimääräistä lämmöneristävyyttä. Rakennusosilla on siis erilainen painoarvoa ulkovaipan lämpöhäviöitä ajatellen.

3 Lylykangas 2009.

11

Luonnossuunnitelmaa voidaan nykyisiä käytäntöjä paremmin arvioida ns. painotetun muotokertoimen (Aulkovaippa / Aohjelma-ala) avulla. Painotetulla muotokertoimella tarkoitetaan sitä, että ulkovaipan rakennusosien pinta-aloja painotetaan niiden lämmönläpäisykertoimia vastaavilla kertoimilla. Koska ulkoseinien keskimääräiseen lämmönläpäisykertoimeen vaikuttaa ikkunoiden ja ovien määrä, tunnusluku kattaa myös aukotuksen vaikutuksen. Kun ulkovaipan pinta-alaa verrataan muotokerrointa laskettaessa ohjelma-alaan (ei suunnitteluratkaisun pinta-alaan kuten yleensä), tunnusluku huomioi myös tilankäytön tehokkuuden.

Luonnossuunnitteluvaiheen ohjauksessa painotettu muotokerroin on tunnusluku joka on helposti laskettavissa ainoastaan arkkitehtisuunnitelmista ilman energialaskijaa tai energialaskentaohjelman käyttöä. Se on myös tilojen lämmitystarpeen indikaattorina nykyisin käytettäviä muotokertoimia luotettavampi ja kokonaisvaltaisempi tunnusluku. Talotekniikkaratkaisujen, rakennuksen suuntauksen ja ilmanpitävyyden vaikutus ei luonnollisestikaan ilmene tässä tunnusluvussa.

rakennusosa-

alat paino- painotettu 2-krs versio kerroin ala

YP 722 0,09 65 US 1016 0,17 173

ikk+ovi 253 1,0 253 AP 722 0,16 116

yht. 606,2 hyötyala tilaohjelmassa 989

painotettu muotokerroin 0,61

Taulukko 3. Kaksikerroksisen vaihtoehdon painotettu muotokerroin.

TARKASTELTAVA ARKKITEHTISUUNNITELMA Vertailun jälkeen tarkasteltavaksi valittiin kaksikerroksinen vaihtoehto, jonka luonnossuunnitelmat on esitetty liitteessä 2a ja havainnekuvia kuvissa 4 6. Kaksikerroksisen vaihtoehdon valintaa perusteltiin sillä, että Vantaan päiväkodit sijoittuvat kaupunkirakenteeseen ja ovat yhä useammin kaksikerroksisia. Näin ollen kaksikerroksinen vaihtoehto edustaa tapausta, jonka oletetaan tulevaisuudessa olevan tyypillisempi päiväkotiratkaisu Vantaalla.

Päiväkoti on 2-kerroksinen L-kirjaimen muotoinen rakennus, joka erottaa leikki- ja oleskelupihan tonttia sivuavista kaduista. Piha-alue rajautuu toisella puolella Kukkukallion puistoon. Päiväkodin saattoliikenne ja autopaikat sijoittuvat rakennuksen pohjoispuolelle. Keittiön huoltoliikenne ohjataan rakennuksen länsisivulle siten, ettei se risteä saattoliikenteen tai jalankulkijoiden reitin kanssa.

Rakennusmassa on jäsennelty sisäkkäisten laatikoitten tapaan madaltumaan portaittain leikkipiha-aluetta kohti. Rakennuksen sijoittelulla ja istutuksilla tuetaan suotuisan pienilmaston muodostumista leikkipihalle.

Päiväkodissa on 6 pareittain sijoiteltua kotialuetta. Käytävät levenevät yhteistiloja kohti kuljettaessa käyttäjämäärän lisääntyessä. Henkilökunnan sosiaalitilat, keittiö, toimistot, tekniset tilat ja väestönsuoja sijaitsevat pohjoiseen suuntautuvan siiven maantasokerroksessa. Päiväkodin yhteistilat, porras ja hissi

pidetään lukittuina ja sisäänkäynti voidaan järjestää kulkematta leikkipihan läpi.

12

Yläkerran kotialueille kuljetaan puolilämpimän porrastilan kautta. Portaat mitoitetaan lapsen mittoihin sopiviksi ja suunnitellaan pintamateriaaleiltaan turvallisiksi. Erityistä huomiota kiinnitetään lumen kulkeutumiseen talviaikana. Puolilämmin porrastila toimii lasikuistin kaltaisena tilana, joka vähentää ovien käytöstä aiheutuvaa vetoa ja lämmitysenergiankulutusta. Portaan pihalle suuntautuva julkisivu on verhottu läpinäkyvällä polykarbonaatikennolevyllä.

Itä-länsi-suuntaisen siiven katolla on kattolyhty, joka toimii aurinkopaneelien alustana. Kattolyhtyyn voidaan rakentaa päiväkodin salia ja ryhmätiloja valaisevia yläikkunoita.

Suunnitteluratkaisun pinta-ala- ja tilavuustiedot ovat:

Tilavuus (lämmitettävä sisätila) yht. 4980 m³

Nettolattia-ala yht. 1336 m²

Bruttoala (US 400 mm) yht. 1440 brm²

Hyötyala (huonetilaohjelma 4.6.2013) yht. 989 hyöty-m²

Bruttoa-alan ja hyötyalan suhde: 1,46.

Kuvat 4-6. Havainnekuvia suunnitteluratkaisusta. Näkymä Kukkokallion puiston suunnalta (kuva 4), näkymä kadun puolelta (kuva 5) ja pihajulkisivunäkymä ilta-aikaan (kuva 6).

13

14

3.3 TALOTEKNIIKKAKONSEPTI Talotekniikkakonsepteja määriteltäessä on järjestelmät jaoteltu perinteisen LVIA-säännön mukaisesti neljään järjestelmään: lämmitys, vesi ja viemäri, ilmanvaihto sekä rakennusautomaatio. Järjestelmien ominaisuudet vaihtelevat, tarkasteltavasta vaihtoehdosta riippuen, perinteisestä hyvää rakennustapaa edustavasta järjestelmästä erittäin energiatehokkaaseen järjestelmään.

LVIA-järjestelmien energiatehokkuuden parantaminen lisää tekniikan ja automaation määrää rakennuksessa. Tekniikan lisääminen tuo mukanaan myös haasteen kyseisten järjestelmien oikealle käytölle ja ylläpidolle. Vaihtoehtoja ja niiden sisältämää tekniikka suunniteltaessa on kuitenkin pyritty huomioimaan käytöstä saatuja palautteita eri tekniikoiden toimivuudesta ja suunniteltu sellaisia ratkaisuja, jotka energiatehokkuuden ohella olisivat myös mahdollisimman toimintavarmoja ja helposti ylläpidettäviä.

ILMANVAIHTO KONEELLINEN VAI PAINOVOIMAINEN? Ilmanvaihdon pääperiaatteita ovat vedottomuus, äänettömyys ja energiatehokkuus.

PASSIIVINEN ILMANVAIHTO Kiinnostus painovoimaista ilmanvaihtoa tai paremminkin passiivista ilmanvaihtoa kohtaan on kasvanut viime vuosina. Passiivisen ja painovoimaisen ilmanvaihdon erona on, että passiivisessa ilmanvaihdossa käytetään puhaltimia apuna silloin, kuin painovoimainen ilmanvaihto ei enää olosuhteiden vuoksi ole riittävä. Passiivisesta ilmanvaihdosta voidaan käyttää myös nimitystä hybridi-ilmanvaihto. Passiivista ilmanvaihtoa on perusteltu ekologisilla arvoilla sekä sillä, että monimutkaiset koneellisen järjestelmät eivät aina toimi tarkoitetulla tavalla.

Suomessa passiivista ilmanvaihtojärjestelmää on uudisrakennuksissa käytetty hyvin harvoin. Tähän hankkeeseen liittyen paras referenssikohde lienee Espoossa sijaitseva Ruusutorpan koulun A-siipi, joka on toteutettu puhallinavusteisena painovoimaisena järjestelmässä ja joka on myös päiväkotikäytössä. Keskieuroopassa passiivinen ilmanvaihto on selvästi yleisempi, ja sitä on käytetty jopa korkeatasoisissa toimistorakennuksissa. Myös Ruotsissa on käytetty jonkin verran passiivista ilmanvaihtoa mm. koulurakennuksissa.

Rakennuksista, joissa on passiivinen ilmanvaihto, ei ole juurikaan olemassa mitattua dataa siitä, kuinka hyvin kyseinen järjestelmä on toiminut. Tehdyt tutkimukset ovat pääasiassa olleet kyselytutkimuksia. Näiden tutkimusten mukaan järjestelmien toiminnassa ei kuitenkaan ole havaittu enempää sisäilmaongelmia perinteisiin järjestelmiin verrattuna.

Passiivisen ilmanvaihdon suunnittelu on vaativaa, ja edellyttää koko suunnitteluryhmältä erityisosaamista. LVI-suunnittelun ohella erityisesti tilasuunnittelu ja rakennuksen massoittelu on haastavaa. Rakennuspaikalla mikroilmastoineen on myös merkittävä vaikutus passiivisen ilmanvaihdon onnistumiselle.

Painekertoimien tunteminen vähintään ilmanotto- ja jäteilma-aukkojen luona on onnistuneen ilmanvaihtojärjestelmän suunnittelun lähtökohta. Painekertoimet ovat aina tapauskohtaisia ja niihin vaikuttavat mm. rakennuksen ja ympäristön muodot. Tuulianalyyseillä ja vastaavilla laskelmilla saadaan hyviä olettamia näistä kertoimista, mutta ainoastaan pienoismallikoe tuulitunnelissa antaa täsmällisempiä arvoja. Esimerkiksi Ruusutorpan koulun A-siiven osalta suoritettiin pienoismallilla tuulitunnelikokeet.

Päiväkotirakennus soveltuu käyttöaikojensa vuoksi kohtuullisen hyvin pasiiviseen ilmanvaihtoon, olettaen, että rakennus ei ole kesäaikana käytössä. Kesäaikanahan teminen voima on pienimmillään ja voi jopa kääntyä negatiiviseksi, eli järjestelmää joudutaan tällöin pitkälti käyttäämään puhallinavusteisena.

15

Kuormituksen puolesta päiväkoti ei ole paras mahdollinen valinta, koska henkilömäärät ovat suuret ja sitä kautta tarvittavat ilmavirrat myös isoja. Huonetilojen ilmatilavuutta kasvattamalla voidaan vähentää painovoimaisen ilmanvaihdon pienemmän ilmavirran heikentävää vaikutusta sisäilmaolosuhteisiin. Ilmatilavuuden kasvattaminen tosin nostaa rakennus- ja energiakustannuksia.

Pasiivisen ilmanvaihdon yksi haaste on lämmöntalteenoton rakentaminen. Vaikka lämmöntalteenottoon on olemassa ratkaisuja, ei niitä voida pitää riittävän tehokkaina ja yksinkertaisena valittaessa näinkin yleispätevääkin konseptia. Oman problematiikkansa muodostaa lisäksi tuloilman suodatus, joka jouduttaan matalan painetason vuoksi toteuttamaan nk. sähkösuodattimilla. Kyseinen suodatustekniikka on olemassa ja ollut jo käytössäkin mm. Ruusutorpan päiväkodissa, mutta sitä ei ole vielä täysin riittävästi tuotteistettu.

Leinelän konseptia suunniteltaessa pääpaino järjestemiä valinnassa on ollut, että käytetään testattua ja hyväksi havaittua tekniikkaa. Lisäksi järjestelmien tulee olla kustannustehokkaasti toteutettavissa sekä riittävän helposti kilpailutettavissa. Nämä seikat huomioiden sekä ymmärtämällä kuinka haastava suunniteltava pasiivinen ilmanvaihtojärjestelmä on, työryhmä katsoi, että painovoimainen ilmanvaihto ei, ainakaan vielä tällä hetkellä, ole osa energiatehokasta päiväkotikonseptia.

LVIA-järjestelmien energiatehokkuuden parantaminen lisää tekniikan ja automaation määrää rakennuksessa. Tekniikan lisääminen tuo mukanaan myös haasteen kyseisten järjestelmien oikealle käytölle ja ylläpidolle. Vaihtoehtoja ja niiden sisältämää tekniikka suunniteltaessa on kuitenkin pyritty huomioimaan käytöstä saatuja palautteita eri tekniikoiden toimivuudesta ja suunniteltu sellaisia ratkaisuja, jotka energiatehokkuuden ohella olisivat myös mahdollisimman toimintavarmoja ja helposti ylläpidettäviä.

KONEELLINEN ILMANVAIHTO Ilmanvaihdossa noudatetaan Suomen Rakentamismääräyskokoelman D2 mukaisia arvoja, poikkeuksena ryhmähuoneet, joiden ilmavirta on 3 l/s,m2 (D2:n mukainen ilmavirta on 2,5 l/s,m2).

Ilmanvaihdon vaikutusalueissa eli konejaossa on pyritty käyttötavan mukaista konejakoa. Eli hygienia ja käyttöajat huomioiden tilat on jaettu ryhmiin, joita eri ilmanvaihtokoneet palvelevat. Käytännössä tämä tarkoittaa, että ryhmähuoneet, aulatilat ja sali on liitetty samaan ilmanvaihtokoneeseen, wc,-siivous- ja muut sosiaalitilat omaan ilmanvaihtokoneeseen ja keittiötä ja ruokasalia varten on vieä oma ilmanvaihtokone.

Ilmanvaihtolaitoksen sähkön kulutus muodostaa yhden merkittävän osan koko rakennuksen sähkön kulutuksesta. Energian primäärikertoimet (sähköllä 1,7) myös rohkaisevat säästämään puhaltimien sähköenergiaa. Ilmanvaihtolaitoksen sähkötehokkuutta kuvataan ominaisähkötehon eli nk. SFP-luvun avulla. Luku ilmoittaa kuinka paljon sähkötehoa (kW) tarvitaan yhden ilmakuutiometrin (m3/s) liikuttamiseen. Pienempi arvo on sähkön kulutuksen kannalta parempi. SFP-luvun pienentäminen tarkoittaa käytännössä isompikokoisia ilmanvaihtokoneita ja väljempää kanavointia, mitkä kasvattavat investointikustannuksia.

Voimassa olevan määräyksen (RakMk D3) mukaisesti SFP-luvun tulee olla maksimissaan 2,0 kW/(m3/s). Arvoa kiristettiin vuonna 2012, aikaisemmin maksimiarvo oli 2,5 kW/(m3/s). Energiasäästö mielessä tämä tarkoittaa, mitä pienempi SFP-luku sitä parempi. SFP-luvun pienentämisessä tulee kuitenkin ottaa huomioon energian säästön lisäksi investoinnit ja järjestelmän toiminnallisuus. Edellä mainitut kohdat huomioiden SFP-luku optimaalinen arvo voisi olla välillä 1,3-1,5 kW/(m3/s), tarkennettuna vielä siten, että vakioilmavirralla toimivien ilmanvaihtokoneiden osalta arvo olisi lähempänä 1,3 ja koneissa, jotka

16

palvelevat tiloja, joissa on tarpeenmukainen ilmanvaihto, lähempänä 1,5. Tarpeenmukaisessa ilmanvaihdossa maksimi-ilmavirta on käytännössä hyvin harvoin käytössä, jolloin kyseisten ilmanvaihtokoneiden keskimääräinen vuotuinen SFP-luku on todellisuudessa pienempi mitoitusarvolla laskettu.

Rakennuksen tilat, joissa henkilökuormitus vaihtelee, varustetaan tarpeenmukaisella ilmanvaihdolla. Tarpeenmukaisuutta ohjataan lämpötila- ja ilmanlaatuantureilla tilakohtaisesti. Matalapaineinen kanavisto mahdollistaa myös paineesta riippuvaisten ilmavirtasäätimien käytön, jolloin järjestelmä yksinkertaistuu ja toimintavarmuus paranee.

Ilmanjaon osalta pyritään hyvin sekoittavaan ja vedottomaan ilmajakoon. Tuloilma tuodaan ryhmähuoneisiin esimerkiksi suutinkanavilla ja tms. järjestelmällä. Tuloilman viilennys maakylmällä parantaisi suutinkanavien ilmanjaon toimintaa jäähdytyskaudella.

LÄMMITYS JA JÄÄHDYTYS Rakennuksen sisäilmastoilmastouokitukseksi on valittu S2, sillä tarkennuksella, että jäähdytystä ei toteuteta. Perusratkaisussa ei jäähdytystä käytetäkään missään muodossa. Energiatehokkaammissa vaihdoehdoissa tuloilman jäähdytys on kuitenkin toteutettu maaenergian avulla, koska maaenergiaa käytetään lämmityskaudella tuloilman esilämmitykseen ja näin jäähdytysenergia tuotetaan samaa järjestelmään käyttäen ikään kuin bonuksena.

Lämmitysenergia tuotetaan pääsääntöisesti, vaihtoehdoista riippuen, joko kaukolämmöllä tai lämpöpumpulla. Lämmönjakotapa on ryhmähuoneissa lattialämmitys, mikä mahdollistaa matalalämpöisen lämmitysverkoston. Aputilojen yms. lämmitys hoidetaan matalalämpötilaradiaattoreilla, uusien kaukolämpöohjeiden mukaisesti. Uudistuneet kaukolämpöohjeet (K1/2013) asettavat menoveden maksimilämpötilaksi 45 °C ja paluuveden minimilämpötilaksi 30 °C. Ohjeessa esitetyt lämpötilat eivät tosin ole kiveen kirjoitettuja ja riittävillä perusteluilla näistä voidaan poiketa.

VESI JA VIEMÄRI Käyttöveden ja viemäröinnin osalta konseptissa pysytään yksinkertaisissa järjestelmissä. Pääpaino on veden kulutuksen pienentämisesssä. Tähän pyritään käyttämällä pienen kulutuksen omaavia vesi- ja viemärikalusteita.

RAKENNUSAUTOMAATIO Rakennusautomaation tehtävänä on ohjata ja säätää LVIS-järjestelmiä siten, että nämä toimivat suunnitellulla tavalla hyvää sisäilmaolosuhdetta energiaystävällisesti tuottaen. Automaatiojärjestelmän tehtävänä on myös tuottaa riittävästi mittausdataa, jotta järjestelmien toiminnasta saada selkeä kuva, ja ongelmatilanteet ja kohdat saadaan selville ja järjestelmien toiminnan myöhempi optimointi ja seuranta on mahdollista.

VALAISTUS Valaistus toteutetaan perustuen voimassa oleviin standardeihin SFS-EN 12464 osa 1 ja osa 24. Ratkaisuissa optimoidaan järjestelmän energiatehokkuus huomioiden tilojen käyttötarkoitus, tarkoituksen mukaisine optimoituine valaistuksineen kutakin suoritettavaa näkötehtävää varten. Valonlähteinä käytetään ledejä.

4 SFS-EN 12464-1, Valo ja Valaistus. Sisätilojen työkohteiden valaistus, SFS-EN 12464-1, Valo ja Valaistus. Ulkotilojen työkohteiden valaistus.

17

Energiatehokkuus optimoidaan myös valaistusohjauksessa. Valaistusohjausjärjestelmän tehtävä on mahdollistaa turvallinen ja tehokas työskentely sekä hyvä energiatalous käyttäen läsnäolo- ja liiketunnistuksen mukaan ohjaamista sekä tiloissa käytettävissä olevan päivänvalon mukaan ohjaamista.

18

4. ENERGIATEHOKKUUS JA SISÄILMAN OLOSUHTEET

4.1 TYÖMENETELMÄT Lähes nollaenergiarakentamisessa eri suunnittelualojen tiiviillä yhteistyöllä on erittäin suuri merkitys. Rakennuksen energiatehokkuusvaatimusten ollessa matalat, hankkeessa tulee olla mukana heti alkuvaiheesta lähtien energia-asiantuntija, joka toimii yhteistyössä eri suunnittelijoiden kanssa. Energia-asiantuntijan rooli on katsoa poikki eri suunnittelualojen suunnitteluratkaisujen vaikutusta rakennuksen energiatehokkuuteen ja todentaa eri ratkaisujen vaikutukset käyttäen dynaamista olosuhde- ja energialaskentaa. Taulukossa 3 on esitetty eri suunnittelualojen ratkaisevat tekijät, joilla on vaikutusta rakennuksen energiatehokkuuteen.

Taulukko 3. Rakennuksen energiatehokkuuteen vaikuttavat tekijät

Arkkitehtisuunnittelu Sijainti, muoto, suuntaukset, hallitsemattoman ilmanvaihdon minimointi, tilojen mitoitukset ja sijoittelu

Rakennesuunnittelu Vaipan eristystaso, tiiveys, rakenteiden kosteustekninen käyttäytyminen

Energianhankintasuunnittelu Energiamuotojen optimointi elinkaarivaikutukset ja kustannukset huomioiden

LVI-tekninen suunnittelu Tarpeiden optimointi, järjestelmäratkaisun valinta, lämmön talteenotto, mitoitus ja tarpeenmukaisuus

Sähkötekninen suunnittelu Valaistuksen optimointi, päivänvalo ja tarpeenmukaisuus, käyttäjien tehokkaat laitteet, optimoidut häviöt

Rakennusautomaatiosuunnittelu Järjestelmien ohjaus ja säätö

Leinelän 2. päiväkotihankkeessa projektiryhmä työskenteli tiiviisti yhdessä hankkeen alusta saakka. Arkkitehdin johdolla tapahtuvan suunnitteluyhteistyön merkitys on suuri, jotta asetetut lähes nollaenergiatavoitteet voidaan toteuttaa. Projektiryhmä käytti työskentelytapana työpajoja, joissa osassa kokoontuivat kaikki hankkeeseen osallistuvat (Vantaan kaupunki, Green Net Finland ja suunnitteluryhmä) ja osaan ainoastaan suunnitteluryhmä. Työpajojen välillä suunnitteluryhmätyösti materiaalia ja toimi pienemmissä työryhmissä. Erityisesti arkkitehdin ja energia-asiantuntijan työ kulki rinta rinnan läpi hankkeen. Kuvassa 7 on esitetty olosuhde- ja energialaskentatarkastelut arkkitehtisuunnittelun tukena.

19

Kuva 7. Olosuhde- ja energialaskentatarkastelut arkkitehtisuunnittelun tukena

Suunnitelma laadittiin tietomallina, jota käytettiin olosuhde- ja energiasimulaatioon ja määrälaskentaan. Energia- ja ympäristökysymysten ohella terveellinen ja turvallinen sisäilmasto sekä lämpöviihtyvyys ovat päiväkotihankkeen keskeisiä tavoitteita.

Rakennuksen energiankäyttöä ja uusiutuvaa omavaraisenergian tuotantoa tarkasteltiin tuntitasolla valitulle arkkitehtiratkaisulle käyttäen dynaamista Progmanin Comfort&Energy (Riuska)-laskentaohjelmaa. Tätä varten päiväkodille muodostettiin käyttöprofiili, jossa kuvataan tuntitasoisesti tilaryhmien tyypilliset käyttäjämäärät.

Aurinkosähköjärjestelmän tuotto-odotus Leinelän II päiväkodin tontilla laskettiin aurinkosähkön osalta internet-pohjaisella pvGIS-ohjelmalla. Aurinkosähkön tuoton laskennassa on huomioitu

talviaikainen lumipeite invertterien hyötysuhde ympäristön varjostava vaikutus.

Tontin eteläpuolella sijaitsevat rakennusten varjostava vaikutus mallinnettiin pvGIS-ohjelmassa kuvaamalla 15°:n sektoreihin jaoteltuna varjostavan rakenteen korkeus ja etäisyys aurinkosähköjärjestelmästä. Eteläpuolen rakennukset huomioitiin siinä muodossa, jossa ne on esitetty asemakaavan muutoshakemuksessa, joka on vireillä tätä raporttia kirjoitettaessa.

20

4.2 UUSIUTUVA LÄHIENERGIA

TUULIENERGIA Tuulienergian hyödyntämispotentiaalia on arvioitu Ilmatieteen laitoksen Tuuliatlaksen perusteella. Tuuliatlas esittää 250x250 metrin rasterilla tuulen nopeuden 50 metrin korkeudessa. Tuuliatlaksen tiedot Leinelän alueesta on esitetty kuvissa 8 ja 9.

Kuvat 8 ja 9. Tuuliatlaksen aineistossa väri kuvaa tuulen nopeutta 50 metrin korkeudessa.

21

Tuuliatlaksen perusteella tuulen nopeudet 50 metrin korkeudella eivät ole Leinelässä yhtä korkeat kuin rannikolla, ja edellytykset tuulienergian hyödyntämiselle ovat olennaisesti rannikkoseutua heikommat. Lisäksi 50 metrin korkeudessa sijaitsevan tuuliturbiinin sijoittaminen asuinympäristöön olisi haastavaa. Turbiinin sijoittuessa matalammalle sen energiantuotto heikkenee.

Edellä kuvatuista syistä tuulienergia on jätetty Leinelän II päiväkotia koskevien tarkastelujen ulkopuolelle.

AURINKOSÄHKÖ Hankkeessa aurinkosähköpaneelit otettiin tarkasteluun mahdollisena energiantuotantomuotona. Aurinkopaneelit on sijoitettu noin metrin kattopinnan yläpuolelle, 11.4 metrin korkeudelle maan pinnasta. Aurinkopaneelien suuntakulma on rakennuksen koordinaatiston mukaisesti 24° (etelä = 0°). Mikäli paneelit suunnattaisiin suoraan etelään, optimikulmaan asennettujen paneelien tuotto paranisi n. 2%. Eteläsuunnattujen paneelien luonteva integrointi rakennukseen olisi kuitenkin hankalaa.

Taulukossa 4 on esitetty aurinkosähköjärjestelmän vuosituotto Leinelän päiväkodin tontilla pvGIS-ohjelmalla laskettuna. Aurinkosähköjärjestelmän tuotto-odotuksen laskenta on esitetty yksityiskohtaisesti liitteessä 6.

Laskelmassa on huomioitu ympäröivien rakennusten varjostus sekä järjestelmähäviöt. Tuotto on laskettu ilman ympäristön varjostusta sekä kahdella sijaintivaihtoehdolla:

keskellä (rakennuksen koordinaatiston mukainen luonteva sijoittelu) katon pohjoispäädyssä (mahdollisimman pieni ympäristön varjostus).

Sijainti vaikuttaa aurinkopaneelin optimaaliseen kallistuskulmaan, koska ympäröivien rakennusten varjostus on eri kohdissa rakennuksen kattoa erilainen. Rakennuksen keskellä optimikulma on 36 astetta ja pohjoisosassa 38 astetta. Ilman ympäröivien rakennusten varjostusta paras vuosituotto saavutettaisiin 39 asteen kallistuskulmalla.

Ympäröivien rakennusten varjostus heikentää katon keskelle optimikulmaan sijoitetun aurinkopaneelin vuotuista energiantuottoa n. 8 %.

22

Taulukko 4. Aurinkosähköjärjestelmän tuotto Leinelän II päiväkodin katolla.

ASENNUSOPTIMIKULMAAN varjostusprofiili ei varjostettu varjostettu varjostettu

sijainti katolla (ei merkitystä) keskellä pohjoispäädyssä kallistuskulma 39° 36° 38°

tuotto / 1 kWp (kWh/a) 845 776 791

tuotto / 1 paneeli-m2 (kWh/a) 131,9 121,2 123,5

PYSTYSUUNTAINEN ASENNUS varjostusprofiili ei varjostettu varjostettu varjostettu

sijainti katolla (ei merkitystä) keskellä pohjoispäädyssä kallistuskulma 90° 90° 90°

tuotto / 1 kWp (kWh/a) 601 565 585

tuotto / 1 paneeli-m2 (kWh/a) 93,8 88,2 91,3

Aurinkopaneelijärjestelmän kuukausittainen tuotto on esitetty kuvassa 10. Kun huomioidaan lumipeite joulukuun alusta helmikuun loppuun (tuotto = 0 kWh), katon keskiosaan sijoitetun aurinkopaneelin laskennallinen vuosituotto heikkenee vielä n. 5 %, ja vuosituotoksi saadaan n. 736 kWh/kWp (tavanomaisella järjestelmällä n. 115 kWh/paneeli-m²).

Optimisuuntauksen rinnalla tarkasteltiin myös pystysuuntaista sijoittelua. Pystysuuntaisesti asennetun aurinkopaneelin tuotto jakautuu kallistetun paneelin tuottoa tasaisemmin eri kuukausille. Aurinkopaneelin pystysuuntainen asennus on kannattava vaihtoehto Pohjois-Suomessa kahdesta syystä: lumipeite on pitempiaikainen ja aurinko paistaa matalammalta. Vantaalla pystysuuntaisesti asennetun paneelin vuotuinen sähköntuotto jää kuitenkin jopan. 23 % optimikulmaan sijoitettua paneelia huonommaksi.

Maaliskuun aurinkosähköntuotto on lähes 10 % optimikulmaan asennetun aurinkosähköjärjestelmän vuosituotosta. Rakennuksen ylläpidossa aurinkosähköjärjestelmä olisi syytä puhdistaa lumipeitteestä maaliskuun alussa, jos lumipeite ei muutoin vielä ole sulanut.

23

Kuva 10. Pystysuuntaisen ja optimikulmaan asennetun aurinkosähköjärjestelmän kuukausittainen sähköenergiantuotto piikkikilowattia kohti (kWh/1 kWp), kun huomioidaan lumipeite (joulu-helmikuu).

0

20

40

60

80

100

120

140

tamm

i

helmi

maalis

huhti

touko

kesä

heinä

elo

syys

loka

marras

joulu

90° keskellä eteläosan kattoa eivarjostusta

90° keskellä eteläosan kattoanaapurirakennusten varjostushuomioitu

optimikulmassa (39°) keskelläeteläosan kattoa ei varjostusta

optimikulmassa (36°) keskelläeteläosan kattoanaapurirakennusten varjostushuomioitu

24

AURINKOLÄMPÖ Aurinkolämpöjärjestelmää on mahdollista käyttää rakennuksen lämpimän käyttöveden lämmityksessä. Tässä hankkeessa aurinkolämpöjärjestelmät jätettiin tarkastelun ulkopuolelle. Rakennus sijaitsee kaukolämpöalueella, joten lähes nollaenergiaratkaisua lähdettiin suunnittelemaan siten, että rakennus liitetään kaukolämpöverkostoon. Tällöin aurinkolämpöratkaisu ei ole elinkaarikustannusnäkökulmasta järkevä energiatuotantomuoto kaukolämmön rinnalla.

4.3 ENERGIATEHOKKUUSTARKASTELUT

Hankkeessa tavoitteena oli esittää, miten lähes nollaenergiataso voitaisiin määritellä Vantaan päiväkotihankkeissa siten että taloudelliset ja ympäristönäkökulmat sekä ylläpidettävyys ja toiminnallisuus tulisivat tasapuolisesti huomioiduksi.

Suomessa ympäristöministeriö ei ole esittänyt määritelmää lähes nollaenergiataloille. Rakennusalan näkemyksiin perustuva lähes nollaenergiatason määritys on työn alla FinZEB työryhmässä (www.finzeb.fi). Voidaan perustellusti olettaa, että lähivuosina laadittava virallinen määritelmä perustuu E-lukuna asetettavaan vaatimukseen.

Yksi keskeisistä avoimista kysymyksistä liittyy energiatarkastelujen taserajaan. Nykyisin voimassa olevan RakMK D3:n mukaan energiatarkastelussa ei huomioida rakennuksesta ulos myytyä energiaa (kuva 11).

Kuva 11. RakMK D3:n mukainen määritys.

Nollaenergiatalo energiatehokkuustavoitteena edellyttäisi käytännössä, että laskennassa tarkastellaan rakennuksen energiatasetta taserajan yli, ja tarkastelussa huomioidaan RakMK D3:n asettamat energiamuotojen kertoimet. Näiltä osin tarkastelussa olisi noudatettava nykyisen RakMK D3:n mukaisen kaavion sijasta esimerkiksi REHVAn esittämää energiatasetarkastelun kaaviota, jossa huomioidaan rakennuksesta muualle viety energia. Kuvassa 12 on esitetty REHVAn esittämä malli lähes nollaenergiarakennuksen määrittelystä.

25

Kuva 12. REHVAn esittämä rakennuksen lähes nollaenergiatason määritys5.

Tässä hankkeessa tarkastellaan myös rakennuksen todellista ostoenergiantarve eli tavoite-energiankulutusta E- luvun lisäksi. Tavoite-energiankulutus kuvaa rakennuksen todellista energiankulutusta. RakMk D3:sen E-luku on rakennusmääräysten määrittämä teoreettinen tapa tarkastella rakennuksen energiatehokkuutta, ja se ei vastaa suoraan rakennuksen todellista kulutusta. E-luku tarkastelut kuuluvat rakennuslupamenettelyyn ja rakennuksen energiatehokkuusluokan määritykseen. Taulukossa 5 on esitetty RakMk D3:sen mukaisen E-luvun ja tavoite-energiankulutuksen erot.

5 http://www.rehva.eu/fileadmin/REHVA_Journal/REHVA_Journal_2013/RJ_issue_3/22-28_nZEB_RJ1303_web.pdf

26

Taulukko 5. Rakennuksen E-luku ja tavoite-energiankulutus

E-luku Tavoite-energiankulutus eli ostoenergiankulutus

Mihin perustuu Rakentamismääräys D3 / 2012

Energiaseurannan tavoite

Mitä osoitetaan Määräystenmukaisuuden täyttyminen Rakennuksen energiatodistuksen energiatehokkuusluokka

Ylläpidolle tavoite, ostoenergiantarve

Mitä sisältää Energiamuotokertoimilla painotettu rakennustyypin standardiikäytön mukainen ostoenergian ominaiskulutus

Energian kokonaiskulutus

Mitkä energiankäytön osa-alueet?

- lämmitysenergia X X - jäähdytysenergia X X - kiinteistösähkö Osittain, ei hissit ja ulkopuoliset

sähkönkulutukset mm. ulkovalaistus

X

- käyttäjäsähkö X X Energiamuotojen kertoimet Kyllä Ei

Ilmoitettava yksikkö kWh/netto-m2,a Esim. MWh/a, kWh/netto-m2,a Mikä pinta-ala jakajana lämmitetty nettoala valittavissa tapauskohtaisesti Millä lähtötiedoilla

- sisäinen kuorma Standardoitu RakMk D3 todelliset

- käyttöajat Standardoitu RakMK D3 todelliset - ilmavirrat Standardoitu RakMk D3 todelliset - tarpeenmukainen

ilmanvaihto kyllä kyllä

- tarpeenmukainen valaistus

kyllä kyllä

- säätiedot Helsinki-Vantaa 2012 (D3) Paikkakuntakohtainen säädata (TRY 2012) Helsinki-Vantaa 2012 (D3)

Tiivistelmä elinkaarikustannustarkasteluista on raportin liitteessä 7.

27

ENERGIATEHOKKUUSTASOT Rakennuksen energiatehokkuustavoitteen osalta on tarkasteltu useampaa vaihtoehtoista energiatehokkuustasoa, jotka ovat seuraavat:

tyypillinen päiväkoti (kaukolämpö, paikallinen sähköverkko) matalaenergiapäiväkoti 1 (kaukolämpö, paikallinen sähköverkko) matalaenergiapäiväkoti 2 (kaukolämpö, maaenergia ilmanvaihdon esilämmitykseen ja

jäähdytykseen, paikallinen sähköverkko) matalaenergiapäiväkoti 3 (sähkökattila, maaenergia lämpöpumpulla, paikallinen sähköverkko) lähes nollaenergiapäiväkoti (kaukolämpö, maaenergia ilmanvaihdon esilämmitykseen ja

jäähdytykseen, aurinkosähkö 72 m2, paikallinen sähköverkko) nollaenergiapäiväkoti (kaukolämpö, maaenergia ilmanvaihdon esilämmitykseen ja jäähdytykseen,

aurinkosähkö 644 m2, paikallinen sähköverkko) nollaenergiapäiväkoti, (pien-CHP-laitos)

Energiasimuloinneilla vertailtiin eri suunnitteluratkaisuiden energiankulutusta rakennuksen E-luvun ja tavoite-energiankulutuksen (ostoenergian) osalta. E-luku on laskettu Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D3 (2012) laskentasääntöjen mukaisesti. Rakennuksen tavoite-energiankulutuksen laskennan lähtötietoina on käytetty rakennuksen todellista, tämänhetkistä arvioitua käyttöä.

Taulukko 6 kuvaa kootusti simuloituja suunnitteluratkaisuja. Taulukkoon on koottu teknisten- ja rakenteellisten ratkaisuiden pääpiirteet sekä laskentatapausten energiantuotantomuodot.

28

Taulukko 6. Energialaskentatapausten kuvaus

Laskennassa tarkastellaan päiväkodin energiankulutusta yhteensä seitsemällä eri laskentatapauksella. Perustapaus vastaa nykyistä rakentamismääräyskokoelman minimitasoa sillä poikkeuksella, että ilmanvaihdon lämmöntalteenoton hyötysuhde sekä rakennuksen ilmatiiveys ovat hieman minimitasoa parempia. Perustapauksen lisäksi on tarkasteltu kolmea eri matalaenergiatason ratkaisua (2a, 2b ja 2c). Matalaenergiaratkaisuissa rakennuksen rakenteiden U-arvoja on parannettu sekä tekniikkaa parannettu energiatehokkaammaksi. Lisäksi on tarkasteltu maaperän hyödyntämistä rakennuksen energiatehokkuuden parantamiseksi.

Tapauksen kuvausEnergiamuoto,

lämmitysEnergiamuoto,

jäähdytysEnergiamuoto,

sähkö

Tapaus 1 Tyypillinen päiväkoti-Rakennusmääräykset täyttävä rakennus- LTO hieman määräystasoa pienempi- tiiveys parempi

kaukolämpö Ei jäähdytystä verkkosähkö

Tapaus 2a Matalaenergiapäiväkoti 1- matalat U-arvot ja pieni vuotoilmakerroin- passiivinen auringonsuojaus- erittäin hyvä LTO- pienet häviöt ja hyvät hyötysuhteet teknisissä laitteissa- tarpeenmukainen ilmanvaihto ja valaistus- vettä säästävät kalusteet

kaukolämpö Ei jäähdytystä verkkosähkö

Tapaus 2 b Matalaenergiapäiväkoti 2- matalat U-arvot ja pieni vuotoilmakerroin- passiivinen auringonsuojaus- erittäin hyvä LTO- pienet häviöt ja hyvät hyötysuhteet teknisissä laitteissa- tarpeenmukainen ilmanvaihto ja valaistus- vettä säästävät kalusteet

kaukolämpömaalämpö

(iv esilämmitys/jäähdytys)

IV tuloilman jäähdytys maapiiristä

verkkosähkö

Tapaus 2 c Matalaenergiapäiväkoti 3- matalat U-arvot ja pieni vuotoilmakerroin- passiivinen auringonsuojaus- erittäin hyvä LTO- pienet häviöt ja hyvät hyötysuhteet teknisissä laitteissa- tarpeenmukainen ilmanvaihto ja valaistus- vettä säästävät kalusteet

sähkökattilamaalämpö (LP)

IV tuloilman jäähdytys maapiiristä

verkkosähkö

Tapaus 3 Lähes nollaenergiapäiväkoti - vastaa tapausta 2 teknisten järjestelmien osalta- rakennuksen energiatarpeen mukaan optimoitu aurinkosähkön määrä

KaukolämpöMaaenergia (tuloilman

esilämmitys ja jäähdytys)

IV tuloilman jäähdytys maapiiristä

Aurinkosähkö A= 72 m2

Paikallinen sähköverkko

Tapaus 4 a Nollaenergiapäiväkoti - vastaa tapausta 3 teknisten järjestelmien osalta- aurinkosähköä niin paljon, että päästään nollaenergiatasoon

KaukolämpöMaaenergia

(esilämmitys ja jäähdytys)

IV tuloilman jäähdytys maapiiristä

Aurinkosähkö A= 644 m2Paikallinen

sähköverkko

Tapaus 4 b Nollaenergiapäiväkoti - vastaa tapausta 2 teknisten järjestelmien osalta- Lämmön- ja sähköntuotanto CHP-pellettilaitoksella

CHP pellettiMaaenergia

(esilämmitys ja jäähdytys)

IV tuloilman jäähdytys maapiiristä

Paikallinen sähköverkko

29

Matalaenergiaratkaisuissa on otettu huomioon maaenergia porakaivoista rakennuksen tuloilman esilämmitykseen ja jäähdytykseen. Lähtökohtaisesti rakennus ei ole jäähdytetty, mutta maaenergiaa hyödynnettäessä on edullista käyttää maasta saatavaa kylmää tuloilman viilennykseen pelkällä pumppaussähköllä. Lisäksi matalaenergiaratkaisussa 3 (tapaus 2c) on huomioitu kaukolämmön tilalta lämmitysenergiantuotantomuotona maalämpö. Maalämmön lämpökertoimen on oletettu olevan 3,8 ja maalämmöllä on oletettu katettavan 93% rakennuksen lämmitysenergiantarpeesta. Loput 7% katetaan sähkövastuksella.

Lähes nollaenergiatasoon (3) on rakenteita ja teknisiä ratkaisuita parannettu hieman enemmän matalaenergiatasosta. Lisäksi lähes nollaenergiatasossa on huomioitu aurinkosähköntuotanto siten, että aurinkosähkön tuotannolla saadaan katettua rakennuksen kesäviikonlopun sähkönkulutus. Tällöin kaikki rakennuksessa tuotettu sähkö voidaan hyödyntää rakennuksessa.

Nollaenergiaratkaisut (4a ja 4b) ovat teknisiltä lähtötiedoiltaan samat kuin lähes nollaenergiaratkaisu (3), mutta nollaenergiataso edellyttää rakennuksen omaa energiantuotantoa sen verran, että rakennuksen E-luku saadaan nollaan. Tämän vuoksi tapauksissa on tarkasteltu energiantuotantoa seuraavasti:

- Tapaus 4a: aurinkosähköpaneeleiden määrä mitoitettu siten, että rakennuksen E-luku on vähintään nolla

- Tapaus 4b: rakennuksessa hyödynnetään CHP-pellettilaitosta, jolla tuotetaan rakennuksen sähkö ja lämpö. Ylijäämäenergia myydään rakennuksen ulkopuolelle siten, että rakennuksen E-luku saadaan nollaan.

Aurinkosähkön taloudellisen kannattavuuden arvioimiseksi on lisäksi laskettu arvio siitä, kuinka suuri osa energiantuotosta voidaan käyttää välittömästi rakennuksessa, ja kuinka suuri osa tuotosta myydään sähköverkkoon. Suomessa verkkoon myytävästä sähköstä ei ole luvassa ostosähkön hintatasoa vastaavaa korvausta, eikä ns. syöttötariffia ole nykytiedon valossa tulossa Suomeen. Eurooppalainen suuntaus on vuodesta 2013 lähtien ollut pikemminkin vastakkainen: uusiutuvan energian kansallisista tukijärjestelmistä suositellaan luopumaan.

Aurinkopaneelin tuoton ja rakennuksen kulutuksen ajallista kohtaamista tarkasteltiin tuntitason tarkastelussa läpi vuoden.

Rakennuksessa hyödynnettävä aurinkosähkö on suuresti riippuvainen rakennuksen aurinkosähköpaneelien määrästä ja rakennuksen käytöstä. Energiantuoton ja kulutuksen ajallista vastaavuutta voidaan parantaa kahdella tavalla: vaikuttamalla tuottoon ja vaikuttamalla kulutukseen. Tuottoon voidaan vaikuttaa mm. aurinkopaneelien suuntauksella tai akustolla. Päiväkodin kulutus asettuu päivätasolla aikavälille klo 7-18, jolloin etelään suunnattu paneeli tuottaa sähköä oikea-aikaisesti. Jos paneeli suunnataan etelään mutta asennetaan pystysuuntaisesti, tuotto jakautuu tasaisemmin eri vuodenajoille, mutta vuoden kokonaistuotto jää selvästi pienemmäksi kuin optimikulmalla. Pystysuuntainen paneeli tuottaa myös talvikuukausina, jolloin lumipeite nollaa tuoton muita kallistuskulmia käytettäessä.

Kulutuksen ohjaus (eli demand side management) voi olla esimerkiksi eri laitteen käyttöaikojen ohjaamista. Aurinkoenergiajärjestelmien kannattavuudelle luodaan edellytykset sillä, että päiväkoti on käytössä koko kesän.

30

ENERGIALASKENNAN LÄHTÖTIEDOT Rakennuksen E-luvun laskennassa on käytetty Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D3 (2012) laskentasääntöjä sekä osan D5 (2012) ohjeistuksia soveltavilta osin. Rakentamismääräyskokoelman osassa D3 määritellään rakennuksen E-luvulle laskentasäännöt. Laskentasäännöissä määritetään rakennukselle standardikäyttöaika sekä -kuormat ja ilmavirrat.

Energialaskennan säädatana on käytetty Helsinki-Vantaa TRY2012 säädataa.

Taulukko 7 kuvaa eri laskentatapausten rakennuksen lähtötietoja. Näitä lähtötietoja on käytetty sekä E-luvun, että tavoite-energiankulutuksen laskennassa.

31

Tapa

ukse

n ku

vaus

q50-

luku

(il

man

vuot

o)

m3/

(h,m

2)

Ikku

nan

U-

arvo

W/m

2K*

Aur

ingo

n lä

päis

y g-

arvo

%*

Ikku

noid

en

aurin

gon-

suoj

aus

Sein

än U

-ar

voW

/m2K

Kato

n U

-arv

oW

/m2K

Ala

pohj

an

U-a

rvo

Ilmav

irta

tiloi

ssa

Vala

istu

sSF

P-lu

kukW

/(m

3/s)

LTO

:n

vuos

ihyö

tysu

hde

Tapa

us 1

Ty

ypill

inen

päi

väko

ti-R

aken

nusm

äärä

ykse

t täy

ttäv

ä ra

kenn

us- L

TO h

iem

an m

äärä

ysta

soa

pien

empi

- tiiv

eys

pare

mpi

2,00

1,00

54,6

yläl

ippa

ete

lä0,

170,

090,

16D

2/D3

Peru

srat

kais

u2

50

Tapa

us 2

aM

atal

aene

rgia

päiv

äkot

i 1- m

atal

at U

-arv

ot ja

pie

ni v

uoto

ilmak

erro

in- p

assi

ivin

en a

urin

gons

uoja

us- e

rittä

in h

yvä

LTO

- pie

net h

äviö

t ja

hyvä

t hyö

tysu

htee

t tek

nisi

ssä

laitt

eiss

a- t

arpe

enm

ukai

nen

ilman

vaih

to ja

val

aist

us- v

että

sää

stäv

ät k

alus

teet

1,00

0,9/

0,8

47/3

5yl

älip

pa e

telä

0,12

0,09

0,16

D2

tarp

eenm

ukai

nen

Tarp

eenm

ukai

nen

päiv

änva

lo-

ohja

us

1,8

70 %

Tapa

us 2

bM

atal

aene

rgia

päiv

äkot

i 2- m

atal

at U

-arv

ot ja

pie

ni v

uoto

ilmak

erro

in- p

assi

ivin

en a

urin

gons

uoja

us- e

rittä

in h

yvä

LTO

- pie

net h

äviö

t ja

hyvä

t hyö

tysu

htee

t tek

nisi

ssä

laitt

eiss

a- t

arpe

enm

ukai

nen

ilman

vaih

to ja

val

aist

us- v

että

sää

stäv

ät k

alus

teet

1,00

0,80

47/3

5yl

älip

pa e

telä

0,12

0,09

0,09

ryöm

inta

tila

D2

tarp

eenm

ukai

nen

Tarp

eenm

ukai

nen

päiv

änva

lo-

ohja

us

1,3

70 %

Tapa

us 2

cM

atal

aene

rgia

päiv

äkot

i 3- m

atal

at U

-arv

ot ja

pie

ni v

uoto

ilmak

erro

in- p

assi

ivin

en a

urin

gons

uoja

us- e

rittä

in h

yvä

LTO

- pie

net h

äviö

t ja

hyvä

t hyö

tysu

htee

t tek

nisi

ssä

laitt

eiss

a- t

arpe

enm

ukai

nen

ilman

vaih

to ja

val

aist

us- v

että

sää

stäv

ät k

alus

teet

1,00

0,80

47/3

5yl

älip

pa e

telä

0,12

0,09

0,09

D2

tarp

eenm

ukai

nen,

Tarp

eenm

ukai

nen

päiv

änva

lo-

ohja

us

1,3

70 %

Tapa

us 3

Lähe

s no

llaen

ergi

apäi

väko

ti

- vas

taa

tapa

usta

2 te

knis

ten

järje

stel

mie

n os

alta

- rak

ennu

ksen

ene

rgia

tarp

een

muk

aan

optim

oitu

aur

inko

sähk

ön

mää

rä0,

600,

7031

,5yl

älip

pa e

telä

0,1

0,08

0,09

D2

tarp

eenm

ukai

nen,

Tarp

eenm

ukai

nen

päiv

änva

lo-

ohja

us

1,3

80 %

Tapa

us 4

aN

olla

ener

giap

äivä

koti

- vas

taa

tapa

usta

3 te

knis

ten

järje

stel

mie

n os

alta

- aur

inko

sähk

öä n

iin p

aljo

n, e

ttä p

ääst

ään

nolla

ener

giat

asoo

n0,

600,

7031

,5yl

älip

pa e

telä

0,1

0,08

0,09

D2

tarp

eenm

ukai

nen,

Tarp

eenm

ukai

nen

päiv

änva

lo-

ohja

us

1,3

80

Tapa

us 4

bN

olla

ener

giap

äivä

koti

- vas

taa

tapa

usta

2 te

knis

ten

järje

stel

mie

n os

alta

- Läm

mön

- ja

sähk

öntu

otan

to C

HP-p

elle

ttila

itoks

ella

0,60

0,70

31,5

yläl

ippa

ete

lä0,

10,

080,

09D

2 ta

rpee

nmuk

aine

n,

Tarp

eenm

ukai

nen

päiv

änva

lo-

ohja

us

1,3

80

Taulukko 7. Laskentatapausten lähtötiedot E-luvun ja tavoite-energiankulutuksen laskennassa.

Lisäksi matalaenergiapäiväkodin sekä nollaenergia- ja lähes nollaenergiapäiväkodin laskennassa on huomioitu D3-taulukkoarvoista alennetut valaistustehotasot. Perustapauksen laskennassa on käytetty D3:n standardikäytön mukaista valaistustehotasoa 18 W/m2.

32

Taulukko 8. Valaistuksen tehotiheys matalaenergia- sekä lähes nolla ja nollaenergiatapauksissa. D3:n mukainen standardivalaistustehotaso on 18 W/m².

Asennettu teho

Laajapintaisella valaisimella valaistusteho minimissään

Laajapintaisella valaisimella valaistusteho maksimissaan

Tilatyyppi min W/m2 max W/m2 Eteinen 8 11 Käytävät 6 10 Ryhmätilat, pienryhmähuone, verstas ja Sali 6 9 Tstotila 8 14 Henkilökunnan tilat 7 11 Palvelukeittiö aputiloineen 8 12 Siivouskeskus ja tekniset tilat 8 14 Varasto 4 8 Ulkokatokset 4 8 Ulkovarasto 5 9

Rakennuksen tavoite-energiankulutus on laskettu mahdollisimman tarkasti rakennuksen arvioituun käyttöön perustuen.

Rakennuksen käyttäjämäärät on arvioitu tilakohtaisesti. Taulukko 9 on esitetty arvio rakennuksen käytöstä.

Taulukko 9. Rakennuksen käyttäjämäärien profiili tilatyypeittäin

tilatyyppi tilassa olevien henkilöiden määrä tunneittain

06-07 07-08 08-09 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 Maksimi ryhmähuone 6 18 22 22 22 22 22 18 6 22 pienryhmätila, verstas 0 0 0 0 5 5 0 0 0 5 eteinen 0 6 12 0 0 0 12 12 6 12 märkätila (wc ym.) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Sali 0 0 0 0 22 22 0 0 0 22 henkilökunnan tilat 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 palvelukeittiö aputiloineen 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 ruokatila 0 37 0 0 0 68 0 0 0 68 varastot 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Rakennuksen maksimihenkilömäärä on 135 henkeä. Tässä on huomioitu 110 lasta ja 25 henkeä henkilökuntaa.

Rakennuksen todellinen arvioitu käyttöaika on ma-pe 6-18, ilmanvaihto on päällä ma-pe klo 5-19, lukuun ottamatta märkätiloja palvelevaa konetta, jonka käyttö on arvioitu olevan ma-su 24h.

33

Tavoite-energiankulutuksessa on huomioitu seuraavat tuloilmavirrat eri tilatyypeille:

- Ryhmähuone, pienryhmätila 3 dm3/(s,m2) - Eteinen 2 dm3/(s,m2) - Märkätila 30 l/s wc-koppia kohti - Sali 6 dm3/(s,m2) - Henkilökunnan tilat 1,5 dm3/(s,m2) - Palvelukeittiö, ruokala 5 dm3/(s,m2) - Varastot 0,35 dm3/(s,m2)

Ostoenergiankulutuksen laitesähkönkulutuksessa on huomioitu seuraavat laitteet:

- Lämmityskeittiön kylmälaitteet, keskimääräinen sähköteho 1,1 kW - Keittiölaitteiden sähköteho 56 kW, keskimääräinen käyttöaste 10% klo 07-15 välillä - Tele-laitteet 1 kW, käyttöaika ma-su 24h - Muut rakennuksen pienet sähkölaitteet 100 W, käyttö ma-su 24h.

Laskennassa ei ole huomioitu mahdollisia oviverhokoneita eikä kuivauskaappeja.

LASKENNAN TULOKSET Taulukko 10 esittää E-lukulaskennan tuloksia. Kuva 13 esittää eri laskentatapausten E-lukua pylväsmuodossa siten, että E-luvun sähkö- ja lämmitysenergian osuudet on eroteltu toisistaan.

Taulukko 10. E-lukulaskennan tulokset

Kaukolämpö (0,7) Sähkö (1,7) Jäähdytys (1,7)

E-luku

kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2

1 Tyypill inen päiväkoti 73,4 89,3 0,0 162,7

2a Matalanergia 1 53,6 65,9 0,0 119,5

2b Matalaenergia 2 40,1 59,4 0,0 99,5

2c Matalaenergia 3 0,0 89,1 0,0 89,1

3 Lähes nollaenergia 39,9 38,8 0,0 78,7

4a Nollaenergia 1 39,9 -39,9 0,0 0,0

4b Nollaenergia 2 0,0 0,0 0,0 0,0

Energiamuotokertoimilla painotettu energiankulutus yhteensäLaskenta-

tapausLaskentatapauksen kuvaus

34

Johtopäätökset

Taulukko 11 ja kuva 14 kuvaavat rakennuksen tavoite-energiankulutuslaskennan tuloksia.

Taulukko 11. Tavoite-energiankulutuslaskennan tulokset.

LKV IV Tilalämm. Muu Yht.Uusiutuva

omavaraisen. Yht. Valaistus Laite LVI Yht.Uusiutuva

omavaraisen. Yht. Energia Sähkö

kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m2 kWh/m21 Tyypi ll inen päiväkoti 11 52 29 6 98 0 98 56 24 31 112 0 112 0 0

2a Matalanergia 1 11 14 35 7 66 0 66 30 24 28 82 0 82 0 0

2b Matalaenergia 2 11 13 30 7 60 0 60 30 24 21 76 0 76 9 0

2c Matalaenergia 3 11 13 30 7 60 13 48 30 24 21 76 0 76 9 0

3 Lähes nollaenergia 11 7 32 7 57 7 49 22 24 21 67 6 61 9 0

4a Nollaenergia 1 11 4 32 7 53 4 49 22 24 21 67 54 13 9 0

4b Nollaenergia 2 11 4 32 7 53 53 0 22 24 21 67 67 0 9 0

Jäähdytys

Laskentatapauk-sen kuvaus

Laskenta-tapaus

Lämmitys Sähkö

-100,0

-50,0

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

1 2 3 4 5 6 7

kWh/

m²

Laskentatapaus

E-luvun jakautuminen

Jäähdytysenergia

Sähkö

Lämmitys

Kuva 13. E-lukulaskennan tulokset

35

Kuva 14. Tavoite-energiankulutuslaskennan tulokset

JOHTOPÄÄTÖKSET Energiatehokkuustarkastelun johtopäätöksinä voidaan todeta, että rakennuksen E-luvussa voidaan vielä kohtalaisilla rakennuskustannuksilla saavuttaa taso, jossa päiväkodin E-luvun yläraja puolitetaan. Tällöin päiväkodin E-luku on 79 kWh/m2,a ja se saavuttaa energiatodistusluokan A. Energiatodistuksen A-luokan E-luvun yläraja päiväkodille on 90 kWh/m2,a. Tavoite-energiankulutusta laskettaessa rakennuksen ostoenergiankulutus laskee lähes nollaenergiaratkaisulla (tapaus 3) alle puoleen verrattuna tyypilliseen päiväkotirakennukseen.

Tässä hankkeessa on tarkasteltu aurinkosähköjärjestelmää kahdessa eri laajuudessa: 72 paneeli-m2 ja 644 m2. Lähes nollaenergiapäiväkoti tapauksessa (3) kaikki tuotettu aurinkosähkö voidaan käyttää rakennuksessa vaikka rakennus olisi tyhjillään, ja tällöin aurinkosähkön hyödynnettävyysaste on 100%. Aurinkosähköpaneelien määrän suunnittelu tulee tehdä tarkemmin toteutussuunnitelman aikana. Rakennuksen pohjakuorman määritys hankesuunnittelun aikana perustuu vajavaisiin tietoihin rakennukseen tulevista laitteista ja niiden tehosta. Määritetty 72 paneeli-m2 on suuntaa antava aurinkosähköpaneelien määrä.

Kun aurinkopaneelipinta-ala on 644 m2, rakennuksen E-luvuksi muodostuu nolla. Aurinkosähkön hyödynnettävyysaste rakennuksessa oli tällöin 53%, toisin sanoen lähes puolet tuotetusta aurinkosähköstä tulisi myydään sähköverkkoon.

Toisena nollaenergiaratkaisun energiamuotona tarkasteltiin pien-CHP laitosta. Rakennuksen lämmityksen huipputeho on n. 85 kW ja sähkön huipputeho n. 60 kW nollaenergiaratkaisussa. Suomen markkinoilta on löydettävissä pien-CHP laitoksia toimittava yritys6. Tässä hankkeessa tarkasteltiin Volterin Volter 40 puuhaketta polttoaineena käyttävää kaasutukseen perustuvaa pien-CHP laitosta (lämpöteho 100 kW, sähköteho 40 kW). 6 Volter Oy, www.volter.fi.

0

50

100

150

200

250

kWh/

m2

Tavoite-energiankulutus

Sähkö

Lämmitys

36

4.4 SISÄILMAN OLOSUHTEET Arkkitehtisuunnittelun tukena tehtiin valitusta arkktiehtiratkaisusta sisäilman olosuhdetarkastelu. Valitussa arkkitehtiratkaisussa rakennus on sijoittunut tontilleen niin, että sen yksi julkisivu kohdistuu etelä-lounaaseen. Tämä ilmansuunta on haastava rakennuksen tilojen ylilämpenemisen kannalta, sillä auringon säteily lämmittää tiloja voimakkaasti etenkin kesäaikaan. Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D3 mukaan tilojen ylilämpeneminen on otettava huomioon rakennusta suunniteltaessa.

Jotta päiväkodin etelä-lounaisjulkisivun tilojen ylilämpeneminen voitaisiin estää, tehtiin julkisivun tiloihin ylilämpenemislaskelmat, joiden avulla selvitettiin ryhmätilojen ikkunoiden maksimikoko, jolla ylilämpenemistä ei esiinny. Simulointi suoritettiin SRMK D3:n laskentasääntöjen mukaan. Laskentasääntöjen mukaan laskennassa on käytettävä D3 standardikäytön mukaisia kuormia ja käyttöaikoja ja suunnitteluilmavirtaa.

Simulointi suoritettiin kahdelle erikokoiselle ryhmätilalle. Kuva 15 alla kuvaa tarkastelussa mukana olleita tiloja. Molemmat tilat ovat rakennuksen toisessa kerroksessa.

Kuva 15. Tarkastelussa mukana olleet tilat. Vasemmalla tila 1, oikealla tila 24.

Lisäksi laskennan lähtötietoina on huomioitu:

Ilmanvaihdon aikataulu ma-pe 07-17 - Tuloilmavirta 3 dm3/s,m2 - Yötuuletus huomioitu 30%:n ilmavirtatehostuksella - Ei jäähdytystä

Kuormien aikataulu ma-pe 08-16 - Ihmiskuorma 14 W/m2 - Valaistuskuorma 9 W/m2 (sähkösuunnittelijan määrittämä valaistustehotaso) - Laitekuorma 8 W/m2

Ikkunoiden g-arvo 35% Ikkunoiden yläpuolella on huomioitu lippa, jonka syvyys 1600 mm ja etäisyys ikkunan ylälaidasta

400 mm

Tila 1 Tila 24

37

Ikkunoiden korkeus 1600 mm, koko huoneen levyinen ikkuna.

Ylilämpenemistarkastelussa tarkastellaan, kuinka monella astetunnilla tilojen lämpötila ylittää 25 asteen lämpötilan kesä-, heinä- ja elokuun aikana. Simulointien perusteella kummankin tilan maksimilämpötila mitoituspäivänä on 27,4°C.

Kuvat 16 ja 17 kuvaavat tilojen lämpötilaa kesä-, heinä- ja elokuun aikana. Kuvissa näkyy myös simulointiohjelmistosta saatu ylilämpenemisen astetuntiluku, joka on tilalle 1 54 astetuntia ja tilalle 24 63 astetuntia. Tuloksista voidaan siis huomata, että rakentamismääräysten määrittämä maksimi 150 astetuntia alittuu molemmissa tiloissa reilusti.

Kuva 16. Tilan 1 lämpötila kesä-, heinä- ja elokuun aikana

Kuva 17. Tilan 24 lämpötila kesä-, heinä- ja elokuun aikana

38

5. HIILIJALANJÄLKI

5.1 TYÖMENETELMÄT Rakennuksen hiilijalanjälkilaskelmat on tehty Bionova Oy:n 360optimi -palvelua hyödyntäen standardin EN-15978 mukaisesti. Laskennassa on huomioitu rakennuksen rakenteisiin sitoutunut hiilidioksidiekvivalentti. Tämän lisäksi rakennuksen energian- ja vedenkulutuksen hiilidioksidiekvivalentti on huomioitu rakennuksen sadan vuoden käytön aikajaksolta, samoin kunnossapito- ja huoltotöistä aiheutuvat hiilidioksidiekvivalentit.

Hiilijalanjälki on laskettu puu- ja betonirakenteiselle päiväkodille. Rakenteiden pinta-alatiedot pohjautuvat rakenteiden nettopinta-aloihin.

Laskennassa ei ole huomioitu rakennuksen perustuksia, piharakenteita eikä mahdollisia piharakennuksia.

Rakennuksen suunnittelulla voidaan merkittävimmin vaikuttaa tuotevaiheen ja käyttövaiheen CO2e-päästöihin.

Tuotevaiheen eli rakennusmateriaalien kasvihuonekaasupäästöjen laskenta perustuu luonnossuunnitelmasta tehtyyn määrälaskentaan, joka tehtiin tietomallinnuksen avulla.

5.2 LÄHTÖTIEDOT JA OLETUKSET Laskennassa huomioitu vedenkulutus on arvioitu Vantaan Kaupungin Leinelä I päiväkodin mitattuun vedenkulutukseen pohjautuen ja se on 892 m3/a. Rakennuksen kaukolämmön ja sähkönkulutus on huomioitu energiasimulointeihin pohjautuen ja kulutusluvut on katsottu laskentatapaukseen 3 - lähes nollaenergia pohjautuen. Käytetty kaukolämmön kulutus on 67,1 MWh/a ja sähkön kulutus 83,2 MWh/a.

EN 15978 -standardi on tehty yhteensopivaksi rakennusten energiatehokkuusdirektiivin (EPBD) kanssa. Tästä seuraa, että rakennuksen energiankäyttöön ei standardissa lueta ns. pistorasiasähkön kulutusta, joka kuitenkin on olennainen ja erottamaton osa nettonollaenergiatalon ja lähes nettonollaenergiatalon energiankulutusta. Tässä suhteessa tarkastelussa on perusteltua poiketa EN-standardista ja noudattaa Suomen rakentamismääräyskokoelman laskentatapaa, joka sisällyttää energiankulutuksen tarkasteluun myös kuluttajalaitteiden sähkönkulutuksen.

Energiamuotojen päästökertoimien osalta laskenta tukeutuu 360 Optimi-ohjelman käytt ämiin päästökertoimiin. Ohjelma ei aseta sähkön lämmityskäytölle erillistä kerrointa, vaan verkkosähkölle käytetään aina samaa päästökerrointa käyttötarkoituksesta riippumatta. Monet tutkimuslaitokset käyttävät sähkölle verkkosähkön keskiarvoa korkeampaa kerrointa, koska lämmityskäyttö kuormittaa sähköverkkoa sen huippukulutuksen aikaan, jolloin päästötkin ovat korkeimmillaan. Mikäli tätä ei huomioida, sähkölämmitys ja erityisesti lämpöpumppuratkaisut ovat laskennassa verrattain vähäpäästöisiä vaihtoehtoja.

Lämmitysmuotoa valittaessa on myös huomiotava skenaariot päästökerrointen kehityksestä tulevaisuudessa. Kaukolämmön päästökertoimen ennakoitu kehitys perustuu Vantaan energian ilmoittamiin tietoihin, jotka perustuvat suunnitelmiin tulevista investoinneista.

2020 160 kgCO2/MWh

2030 120 kgCO2/MWh

2040 80 kgCO2/MWh

39

2050 40 kgCO2/MWh7.

360 Optimi-ohjelma tukeutuu laskentamenetelmissään EN 15978 -standardiin, jonka mukaan puumateriaalin hiilivarastoa ei lasketa rakennuksen tuotevaiheen hiilijalanjälkeen.

5.3 LASKENNAN TULOKSET Taulukossa 12 on esitetty hiilijalanjälkilaskennan tulokset.

Taulukko 12. Hiilijalanjälkilaskennan tulokset

Materiaalien paino, t Ilmaston lämpeneminen, tCO2e Puurakenne Betonirakenne Puurakenne Betonirakenne

Tuotevaihe Rakennusmateriaalit 938 1890 367 429 Rakentamisvaihe Oletusarvo 0 0 78 78 Käyttö Ei huomioitu 0 0 0 0 Kunnossapito Oletusarvolla 0 0 288 288 Korjaus Ei huomioitu 0 0 0 0 Osien vaihto ja laajat korjaukset

136 136 162 162

Energian käyttö 0 0 4511 4511 Veden käyttö 0 0 42 42 Purku Oletusarvolla 0 0 29 29 YHTEENSÄ 1074 2026 5477 5538 Nettoalaa kohden

/m² 0,79 1,49 4,03 4,08

Bruttoalaa kohden

/brm² 0,75 1,41 3,8 3,85

Käyttöikää kohti (100 a)

/a 10,74 20,26 54,77 55,38

Hiilijalanjälkilaskennan tuloksista voidaan päätellä, että sadalle vuodelle laskettuna puurakenteisen päiväkodin hiilijalanjälki ei eroa kuin noin 1% betonirakenteisesta. Kuitenkin on huomattavaa, että suunnittelun tässä vaiheessa rakenneratkaisut ovat vasta alustavia, että laskelmia tulee jatkossa tarkentaa.

Tuotevaiheen osalta on tarkasteltu kahta vaihtoehtoa, puurakenteista ja betonirakenteista vaihtoehtoa. Vaihtoehtoiset rakennetyypit on kuvattu yksityiskohtaisesti liitteessä 3.

Tulosten perusteella puu- ja betonirakenteisten vaihtoehtojen vaikutus rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälkeen on erittäin vähäinen, n. 1 %.

5.4 HAVAINTOJA HIILIJALANJÄLKITARKASTELUSTA Laskentatulokset osoittavat, että kaksikerroksisessä päiväkodissa kantavan rungon materiaalivalinnalla on vain erittäin vähäinen vaikutus koko rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälkeen, kun elinkaareksi oletetaan 100 vuotta. Esimerkiksi tehokkaalla tilankäytöllä, rakennuksen paalutuksella ja pihamaan stabiloinnilla on huomattavasti suurempi vaikutus hiilijalanjälkeen kuin runkomateriaalilla.

7 Vantaan Energia Oy:n Lämpöpalvelupäällikkö Lassi Kortelaisen sähköpostiviesti 22.4.2014.

40

Toisaalta rakennusosien CO2e-päästö voi olla huomattavasti tässä tarkastelussa esitettyjä vaihtoehtoja pienempi, kun rakennuksen paloluokka on P3. Käytännössä päiväkotirakennuksen tulee silloin olla yksikerroksinen.

Ruuskan ja Häkkisen8 mukaan kuusikerroksisen P2-paloluokan asuinkerrostalon ulkoseinärakenteen CO2e-päästö voi pienimmillään olla noin 51 kgCO2e/m² (rakennusosan neliömetriä kohti). P3-paloluokan päiväkoti voidaan toteuttaa esimerkiksi hirsirakenteisena. 200 mm hirrestä rakennetun ulkoseinärakenteen CO2e-päästö on noin 11 kgCO2e/m² (rakennusosan neliömetriä kohti).9 Kuvassa 18 on P3-paloluokkaan kuuluva, hirsirakenteinen päiväkoti, joka valmistui vuonna 2013. Ulkoseinät ovat 275 mm paksuista lamellihirttä, jonka CO2e-päästö on hyvin pieni. Hankkeen taustalla on Pudasjärven kunnan päätös toteuttaa kaikki uudet julkiset rakennukset hirsirakenteisina. Kunnan motiivit eivät liity ensisijaisesti hiilijalanjälkeen, vaan paikallisten hirsiyritysten tukemiseen ja julkisten rakennusten sisäilmaongelmien välttämiseen.

Kuva 18: Hirsirakenteinen päiväkoti Pikku-Paavali, Pudasjärvi, M3-arkkitehdit 2013. Valokuva: www.arkkitehdit-m3.fi.10

8 Ruuska, Antti & Häkkinen, Tarja: Rakennusmateriaalien ympäristövaikutukset Taustaraportti. VTT, Espoo 2013. 9 Behm & Häkkinen 2010, 14. Laskelma käsittää hirren elinkaaren tehtaan portille asti. Tutkimuksessa on noudatettu PAS 2050 ohjeistusta, mutta luku ei sisällä hiilivarastoa eikä PAS 2050:n laskentamenetelmään kuuluvaa ns. painokerrointa. Tulos on siten vertailukelpoinen Ruuskan ja Häkkisen kuusikerroksista asuinkerrostaloa koskevaan tarkasteluun. 10 Daavittila, Kaarina: Pudasjärven hirsikampus, 28.11.2013. Puu-päivä 2013.

41

On lisäksi huomattava, että eri hankkeissa laskettujen hiilijalanjälkien vertailu ja tulosten yleisempi arvionti on toistaiseksi vaikeaa, koska laskentamenetelmät ja käytännöt ovat vielä verrattain vakiintumattomia. Lisäksi tulosten raportoinnissa päästöt voidaan kohdentaa eri ohjelmissa ja eri laskijoiden toimesta eri tavoin.

42

6. KESTÄVYYDEN ARVIOINTI

6.1 TYÖMENETELMÄT Suunnitelman kestävyyden arviointi toteutettiin standardin ISO 21929-111 mukaista jaottelua käyttäen.

Standardin mukaan rakennuksen kestävyyttä arvioitaessa tulisi tarkastella aina vähintään 14:ä keskeistä näkökulmaa äkökulmia tulisi tarpeen mukaan täydentää hankekohtaisesti. Standardin kuvaaman tarkastelutavan vahvuuksia on kestävyyden kokonaisvaltainen ja monipuolinen arviointi. Heikkoutena voidaan pitää sitä, että määrällinen arviointi pyritään ulottamaan myös niihin kestävyyden osatekijöihin, jotka ovat luonteeltaan laadullisia. Standardi ei myöskään aseta painoarvoja eri näkökulmille, eikä kuvaa vertailutasoja, joihin arviointitulosta voisi rinnastaa. ISO 21929-1 standardin kuvaamia indikaattoreita on kehitetty edelleen mm. SuPerBuildings tutkimushankkeessa (Sustainability and performance assessment and benchmarking of building)12.

Espoon Suurpellon päiväkodin hankesuunnitelmasta tehtiin ISO-standardin mukainen kestävyyden arvionti vuonna 2011. Arvioinnin toteutti VTT, ja yksi sen toteuttajista oli TkT Tarja Häkkinen, joka toimi myös ISO 21929-1 standardin valmistelutoimikunnan puheenjohtajana. VTT:n arviointiraportin käännöksiä ja tulkintaa standardin kuvaamasta arvioinnista voidaan siis pitää luotettavina, ja Leinelän päiväkodin kestävyyden arvioinnissa tukeudutaan käsitteistön ja lähestymistapojen osalta edellä mainittuun raporttiin.

Kunkin näkökulman osalta arvionnissa kuvataan ensiksi standarditekstiin ja Suurpellon päiväkodin arviointiin tukeutuen, mitä standardi tarkoittaa kyseisellä näkökulmalla.

Standardi tai Suurpellon päiväkodin arviointiraportti eivät kuitenkaan esitä vertailutasoja, joiden avulla voitaisiin asettaa tavoitteita eri näkökulmille ja niitä mittaaville indikaattoreille. Tämän vuoksi arvioinnissa on kuvattu Leinelän 2. päiväkodin ratkaisujen rinn . Mikäli arvioinnin tulos suhteessa vertailutasoihin haluttaisiin kuvata kvantitatiivisesti esimerkiksi graafisen kuvaajan avulla, olisi todennäköisesti tarkoituksenmukaista verrata arvioitavaa suunnitteluratkaisua

suunnitteluratkaisu olennaisella tavalla tavanomaista tasoa parempi. Lisäksi päiväkotiratkaisujen pungettain.

Kunkin näkökulman osalta pyritään lopuksi esittämään vaihtoehtoisia tapoja vertailutasojen numeeriseen tai laadulliseen asettamiseen.

11 ISO 21929-1 Sustainability in building construction Sustainability indicators Part 1: Framework for the development of indicators and a core set of indicators for buildings. 12 Häkkinen, Tarja (toim.): Sustainability and performance assessment and benchmarking of buildings. Final report. VTT Technology 72. Espoo 2012.

43

6.2 ARVIOINTINÄKÖKULMAT

PÄÄSTÖT (ILMAAN) Päästöjä arvioidaan ISO-standardin mukaisessa tarkastelussa kahdella indikaattorilla, jotka ovat kasvihuonekaasupäästöt ja otsonikatoa aiheuttavat päästöt. Suurpellon päiväkodin kestävyyden arvioinnissa laskettiin rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälki, mutta ei otsonikatoa aiheuttavia päästöjä. Otsonikatoa aiheuttavien päästöjen jättämistä arvioinnin ulkopuolelle perustellaan raportissa sillä, että Suomi on sitoutunut otsonikatoa aiheuttavien aineiden käyttöä rajoittaviin sopimuksiin. Vastaavasti Leinelän 2. päiväkodin osaltakin keskitytään kasvihuonekaasupäästöihin eli rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälkeen.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Rakennusmääräysten vaatima

rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälkeä ei yleensä lasketa; rakennus on usein perustettu paaluille ja pihamaa stabiloitu.

Energiatehokkuustasona "lähes

rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälki on n. 38 kgCO2e/(brm²a) ja energiankäytön 31 kgCO2e/(brm²a), kun elinkaari on 100 vuotta.

Vähäpäästöisesti rakennettu ja hiilineutraalisti toimiva päiväkoti; E = 0; energiankäytön CO2e-päästölle on asetettu raja-arvo, esim. 15 kgCO2e/(brm²a), joka kompensoidaan verkkoon syötettävällä uusiutuvalla energialla.

VTT laski Suurpellon lastentalon hiilijalanjäljen hankesuunnitteluvaiheen arkkitehtisuunitelmien perusteella13. Keskeisimpien rakennusosien14 materiaalivalmistuksen hiilijalanjälki oli yhteensä 0,45 tCO2e/brm²a. Leinelän 2. päiväkodin esisuunnitelmasta laskettu materiaalivalmistuksen hiilijalanjälki on betonirunkoisella vaihtoehdolla 0,30 tCO2e/brm² ja puurunkoisella vaihtoehdolla 0,25 tCO2e/brm². Samaan paloluokkaan kuuluvassa asuinkerrostalossa voidaan periaatteessa käyttää vastaavia rakennetyyppejä kuin päiväkotirakennuksessa. Ympäristöministeriön teettämässä tutkimuksessa15 vuonna 2013 VTT laski 6-kerroksisen, väestönsuojalla varustetun asuinkerrostalon vastaavien rakennusosien materiaalivalmistuksen hiilijalanjäljen vaihteluväliksi 0,11 0,28 tCO2e/brm².

Leinelän 2. päiväkodin energiankäytön vuotuinen hiilijalanjälki on 31 kgCO2e/(brm²a). Suurpellon päiväkodissa energiankäytön hiilijalanjälki oli maalämmöllä 11,2 kgCO2e/(brm²a) ja kaukolämmöllä 16,7 kgCO2e/(brm²a). Tuukka Vainio tarkasteli diplomityössään rakennusten energiankäytön päästövaikutuksia, ja esitti kolme vaihtoehtoista vaatimustasoa rakennusten energiankäytön kasvihuonekaasupäästöille: 30, 25 ja 15 kgCO2e/(brm²a).16 Vuonna 2004 voimaan astuneessa Salon Viitannummen asemakaavassa

13 Vares, Sire; Häkkinen, Tarja & Shemeikka, Jari: Kestävän rakentamisen tavoitteet ja niiden toteutuminen. Espoon Suurpellon päiväkodin arvio. VTT Tiedotteita 2573. Espoo 2011, 34 35. 14 Alapohja, välipohja, yläpohja, ulkoseinät, väliseinät, kantavat rakennusosat, sokkeli, ikkunat, ovet ja portaat. 15 Ruuska, Antti et al: Rakennusmateriaalien ympäristövaikutukset. Selvitys rakennusmateriaalien vaikutuksesta rakentamisen kasvihuonekaasupäästöihin, tiivistelmäraportti. Ympäristöministeriön raportteja 8 / 2013. Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto. Helsinki 2013, 14. 16 Vainio, Tuukka: Asuinrakennusten energiankulutuksen hiilidioksidipäästöjen laskenta osana päästöohjaavaa kaavoitusta. Diplomityö 14.02.2012, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu, Energiatekniikan laitos, Espoo 2012.

44

esitettiin vaatimus, että alueelle rakennettavien pientalojen energiankulutuksen kasvihuonekaasupäästöt ovat enintään 32 kgCO2e/(brm²a).17

Tuloksia verrattaessa ja päästötavoitteita asetettaessa on huomattava, että laskentatavoissa on eroja mm. sähkön ja kaukolämmön päästökertoimien osalta.18

UUSIUTUMATTOMIEN LUONNONVAROJEN KÄYTTÖ Standardin mukaan arvioitavia luonnonvaroja (resursseja) olisivat uusiutumattomat materiaali- ja energiavirrat.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Tavoitetasoja uusiutumattomien materiaalien tai uusiutumattoman energian käytöllle ei asetettu.

Tavoitetasoja ei asetettu. Puu- ja betonirunkoiset vaihtoehdot vertailussa. Uusiutuva lähienergia olennainen osa energiakonseptia. Vantaan kaukolämmön lähitulevaisuuden investoinnit uusiutuvaan energiaan huomioitu.

Uusiutumattomien luonnonvarojen käyttö tarkasti harkittua. Niukkenevia raaka-aineita, kuten harvinaisia maametalleja, ei käytetä rakentamisessa. Energiankäyttö kokonaisuudessaan uusiutuvaa energiaa.

Tavoitteita olisi mahdollista asettaa uusiutuvien rakennusmateriaalien osuudelle sekä uusiutuvan energian osuudelle. Tämä kestävyyden arviointinäkökulma puoltaa päiväkodin toteutusta puurakenteisena. Toisaalta uusiutumattomien materiaalienkin osalta tarkastelussa olisi erotettava niukkenevat raaka-aineet niistä, joiden saatavuus ei heikkene rakennustoiminnan seurauksena.

Uusiutuvan energian osalta tulisi huomioida uusiutuvan lähienergian lisäksi myös uusiutuvan energian osuus kaukolämmössä ja verkkosähkössä. Tavoitteenasetannassa tulisi huomioida RES-direktiivissä asetetut tavoitteet uusiutuvan energian käytölle.

PUHTAAN VEDEN KULUTUS ISO-standardissa asetetun indikaattorin tarkoituksena on arvioida sellaista makean veden käyttöä, jolla on vaikutusta makean veden varantoihin ja niiden loppumiseen. Käyttöveden lämmityksen energiankulutus sisällytetään kasvihuonekaasupäästöjen tarkasteluun.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Ei vaatimuksia. Vedenkulutukselle ja lämpimän

käyttöveden kulutukselle asetetaan tavoitetasot. Käytetään vettä säästäviä kalusteita. Noudatetaan Vantaan kaupungin hulevesiohjetta.

Rakennuksen käyttö ei lainkaan kuormita vesistöjä tai ympäristöä. Rakennettu ympäristö tukee sade- ja hulevesien luonnollista kiertoa. Juomaveden kulutus on vähäistä eikä vaikuta vesivarantoihin.

17 Heimo, Jarmo: Viitanummen alue Salossa Energiatehokkuustavoitteiden toteutuminen. Luentoaineisto. Kuntien 6. ilmastokonferenssi 3 4.5.2012, Tampere-talo, Tampere 2012. 18 Verkkosähkö: VTT 224 gCO2e/kWh, Bionova 273 gCO2e/kWh; lämmityssähkö/Vainio 400 gCO2e/kWh; Espoon kaukolämpö 193 gCO2e/kWh.

45

JÄTTEEN MUODOSTUMINEN ISO-standardin jäteindikaattorilla arvioidaan kaiken sellaisen jätteen määrää, joka syntyy rakentamisen, käytön ja purkamisen aikana, ja jota ei uudelleenkäytetä tai kierrätetä. Jätteen muodostuminen vaikuttaa kasvihuonekaasupäästöihin, muihin haitallisiin päästöihin sekä suoraan ja välillisesti luonnovarojen käyttöön.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Rakennusjätteen käsittelystä annetaan ilmoitus rakennuslupamenettelyn yhteydessä. Talousjäte lajitellaan.

Kuten tavanomainen taso. Rakentamisen, käytön ja purkamisen aikana ei synny lainkaan sellaista jätettä, jota ei uudelleenkäytetä tai kierrätetä.

MAANKÄYTÖN MUUTOS Indikaattori osoittaa aikaisemmin käyttöönottamattoman maan käyttöä rakentamisessa. Maankäytön indikaattoriin voidaan käytännössä vaikuttaa huomattavasti enemmän asemakaavoituksessa kuin rakennussuunnittelussa.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Ei vaatimuksia. Päiväkodin sijoittelusta päätetään yleis- ja asemakaavoituksessa.

Ei erityistä tavoitetasoa. Leinelän 2. päiväkoti on ns. Greenfield-rakentamista eli se rakennetaan aiemmin käyttöönottamattomalle maalle.

Uudisrakentaminen on aina luonteeltaan yhdyskuntarakennetta eheyttävää ja pääsääntöisesti täydennysrakentamista. Alueellisella tasolla luonnontilainen maa-alue ei pienene.

PALVELUJEN SAAVUTETTAVUUS ISO 21929-1:n mukaan palvelujen saavutettavuuteen sisällytetään

julkinen liikenne yksilölliset kulkumuodot peruspalvelut viheralueet.

Palvelujen saavutettavuus määräytyy käytännössä kokonaan rakennuksen sijainnin mukaan. Kun rakennuspaikka on valittu, rakennussuunnittelussa ei enää merkittävästi voida vaikuttaa palvelujen saavutettavuuteen. Rakennussuunnittelussa voidaan kuitenkin tehdä esimerkiksi joukkoliikenteen käyttöön ohjaavia ratkaisuja.

46

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Ei vaatimuksia. Päiväkodin sijoittelusta päätetään yleis- ja asemakaavoituksessa.

Päiväkoti sijoittuu hyvien joukkoliikenneyhteyksien varrelle ja varustetaan katetuilla polkupyöräpaikoilla; yhteys Kukkukallion puistoon.

Ratkaisut tukeutuvat ensi-sijaisesti joukkoliikenteeseen ja kevyeen liikenteeseen; asumisen ja palveluiden sijoittelulla vältetään tarpeeton liikenne ja mahdollistetaan laadukas arki.

MUUNTOJOUSTAVUUS Muuntojoustavuudella tarkoitetaan ISO 21929-1 -standardissa

rakennuksen monikäyttöisyyttä muunneltavuutta toiseen käyttötarkoitukseen sopeutumista ilmastonmuutokseen.

Muuntojoustavuutta arvioidaan tilasuunnittelun, aukotuksien, teknisten järjestelmien mitoituksen (kapasiteetin) ja talotekniikan toteutuksen pohjalta. Muuntojouston katsotaan vaikuttavan rakennuksen taloudelliseen arvoon ja luonnonvarojen käyttöön.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Ei vaatimuksia. Ryhmätilojen väliseinien paikkoja

voidaan verrattain helposti muunnella; muuttuvasta ilmastosta aiheutuvat säärasitukset rakenteille ja hulevesikuormitukselle huomoitu; yhteistilojen iltakäyttömahdollisuus.

Tilat ovat monikäyttöisiä ja joustavia; tilojen käyttöaste on korkea; rakennus sopeutuu muuttuvaan ilmastoon ja mahdollisiin uusiin käyttötarkoituksiin väestörakenteen tai tarpeiden muuttuessa.

KÄYTETTÄVYYS Standardin käytettävyys-indikaattori arvioi rakennuksen soveltuvuutta aiottuun käyttötarkoitukseen erityisesti tilasuunnittelun pohjalta. Rakennuksen toimivuus vaikuttaa käyttäjien tyytyväisyyteen ja työn tuottavuuteen.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Käytettävyyttä koskevat vaatimukset kuvataan yksityiskohtaisesti hankesuunnitelmassa.

Käytettävyyttä koskevat vaatimukset kuvataan yksityiskohtaisesti hankesuunnitelmassa.

Käytöstä kerättävä palaute ohjaa yhä toimivimpiin ratkaisuihin; ratkaisut tukevat lasten kehitystä ja luovuutta sekä työntekijöiden hyvinvointia; rakennus toimii myös pedagogisesti; hyvät käytännöt pystytään hyödyntämään systemaattisesti.

47

KUSTANNUKSET Standardin mukainen tarkastelu käsittää elinkaarikustannukset ja rakennuksen arvon. Kustannusten näkökulma liittyy taloudelliseen kestävyyteen, mutta kohtuuhintaisella rakentamisella on myös sosiaalinen ulottuvuus.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Kustannustavoite asetetaan hankesuunnitelmassa.

Kustannustavoite asetetaan hankesuunnitelmassa. Arvioidaan eri vaihtoehtojen elinkaarikustannukset.

Erinomainen toimivuus saavutetaan kohtuullisin elinkaarikustannuksin. Suunnitteluratkaisujen seurauksena rakennus säilyttää arvonsa.

YLLÄPIDETTÄVYYS Ylläpidettävyydellä tarkoitetaan korjattavuutta sekä muita edellytyksiä ylläpitää rakennus toimivana. Ylläpidettävyys vaikuttaa käyttäjien tyytyväisyyteen, rakennuksen taloudelliseen arvoon, rakennuksessa tehtävän työn tuottavuuteen sekä välillisesti luonnonvarojen kulutukseen.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Ylläpitokustannuksiin kiinnitetään erityistä huomiota.

Puu-ulkoverhousten huoltoväliin vaikutetaan suojaavilla rakenteilla sekä materiaalivalinnoilla. Talotekniikka-asennukset ovat helposti huollettavissa. IV-konehuoneiden sijainti mahdollistaa lyhyet reititykset.

Ulkovaipan rakenteissa ja talotekniikan ratkaisuissa noudatetaan käyttöikäperusteista suunnittelua, jossa hyödynnetään tietomallinnusta; tietomalli palvelee suunnittelun lisäksi ylläpitoa; korjaustarpeet ja tasokorotukset ennakoidaan.

TURVALLISUS ISO 21929-1 -standardi tarkoittaa turvallisuudella

rakenteellista turvallisuutta poikkeuksellisten sääolosuhteiden kestävyyttä paloturvallisuutta käyttöturvallisuutta.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Noudatetaan rakentamismääräyksissä asetettuja vaatimustasoja.

Ulkovaipan rakenteiden rakennusfysikaalinen tarkastelu toteutettu; lapselle sopiva mitoitus huomioitu ulkoportaan ratkaisuissa; edellytetään kosteudenhallintasuunnitelmaa.

Eurooppalaisten, kansallisten ja Vantaan kaupungin omien normien ja käytäntöjen lisäksi toteutetaan hankekohtainen riskianalyysi, joka vaikuttaa suunnitteluun ja toteutukseen; vaurio- ja häiriötilanteiden toimivuus turvattu.

48

ESTEETTÖMYYS Esteettömyyden arvioinnilla tarkoitetaan kaikkien relevanttien käyttäjäryhmien mahdollisuutta esteettömään kulkuun tontilla ja rakennuksessa. Esteettömyydellä viitataan yleensä pyörätuolilla liikkuvalle henkilölle soveltuvaan ympäristöön. Laajemmin ymmärrettynä esteettömyyden tavoitteena on turvata mahdollisimman laajasti erilaisten käyttäjäryhmien mahdollisuudet käyttää rakennettua ympäristöä.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Päiväkodin sisätilat ja pääosa ulkotiloista suunnitellaan ja toteutetaan liikuntaesteiselle (pyörätuolilla liikkuvalle) soveltuviksi.

Päiväkodin kaikki tilat sisällä ja ulkona suunnitellaan ja toteutetaan liikuntaesteiselle (pyörätuolilla liikkuvalle) soveltuviksi.

Suunnittelussa huomioidaan kaikki oleelliset erityiskäyttäjäryhmät; rakennus lähiympäristöineen on tasapuolisesti kaikkien päiväkodin toimintaan liittyvien käytettävissä.

SISÄOLOSUHTEET JA SISÄILMAN LAATU ISO 21929-1:n mukaan indikaattori arvioi rakennuksen sisäilman laatua sekä termisiä, visuaalisia ja akustisia olosuhteita. Nämä osatekijät vaikuttavat käyttäjien terveyteen, tyytyväisyyteen ja tuottavuuteen.

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Sisäilmaluokka S2; kaupungin ohjeistuksen mukainen ilmanvaihdon mitoitus; M1-luokan pintamateriaalit.

Sisäilmaluokka S2 ilman jäähdytystä; tarpeenmukainen ilmanvaihto esilämmityksellä/-viilennyksellä; M1-luokan pintamateriaalit; sisätilojen ylilämpenemistarkastelut toteutettu ja ylilämpeneminen estetty.

Terminen ja akustinen viihtyvyys varmistettu mallinnuksen avulla; säätäminen ja käytön aikainen ohjaus helppoa ja varmatoimista; ilmanvaihto turvattu häiriö-tilanteissa; materiaali-valinnat ja valaistus tukevat hyvinvointia ja matalaa stressitasoa.

ESTEETTINEN LAATU Standardi kuvaa tämän laadulliseksi indikaattoriksi, johon vaikuttavat

rakennuksen liittyminen ympäristöön ja sopusointuisuus rakennetun ympäristön suhteen uuden rakennuksen vaikutus muun rakennetun ympäristön kulttuuriarvoihin ja kulttuuriperimän

säilymiseen esteettinen laatu suhteessa osallisten tarpeisiin.

ISO 21929-1:n mukaan joissakin tapauksissa riittää, että rakennus täyttää rakennusmääräysten, rakennusjärjestyksen (local building regulation) ja asemakaavan (urban planning regulation) vaatimukset. Esimerkkeinä muista arviointitavoista standardi mainitsee mm. asiantuntija-arvioinnin ja arkkitehtuuri-kilpailut.

49

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Korkeatasoinen arkkitehtuuri pyritään varmistamaan suunnittelijavalintojen ja suunnittelun ohjauksen avulla.

Korkeatasoinen arkkitehtuuri pyritään varmistamaan suunnittelijavalintojen ja suunnittelun ohjauksen avulla.

Päiväkodeista muodostuu asuinalueiden identiteettiä ja yhteisöllisyyttä tukevia julkisia rakennuksia.

TÄYDENTÄVIÄ NÄKÖKULMIA ISO 21929-1 EHDOTUKSEN MUKAISESTI Standardin mukaan 14:ää arviointinäkökulmaa tulee tarvittaessa täydentää hankekohtaisesti asetettavilla arviointinäkökulmilla. Standardi ehdottaa seuraavia vaihtoehtoja:

Emissions to water Eutrophication potential (PO4-ekvivalentteina) Emissions to land or water Acidification potential (SO2-ekvivalentteina) Emissions to Air Tropospheric ozone formation potential (etyleeniekvivalentteina) Use of renewable resources Value stability Protection of rare species and valuable individual natural features on-site Ecological quality of the site Potential to affect surface drainage Nuisance caused by the building on the neighbourhood Outdoor conditions Heat island effect Participation.19

Päiväkotihankkeen tavoitteita ajatellen olennaisena täydentävänä näkökulmana voidaan pitää pienilmastoa (Outdoor conditions), joka valittiin täydentämään kestävyyden arviointia Leinelän 2. päiväkodin esisuunnitelman osalta. -varjoisuutta. Tähän näkökulmaan tulisi sisällyttää liikenneväylien aiheuttama melu ja ilmansaasteet erityisesti silloin, kun rakennuksen käyttäjät viettävät aikaa piha-alueilla. Tässä yhteydessä standardin mainitsee erityisesti lapset.20

TAVANOMAINEN TASO LEINELÄ II ehdotussuunn. TAVOITTEELLINEN TILANNE Ei vaatimustasoja. Päiväkodin lähiympäristöstä tehty

tuulisuussimulaatio sekä CASE-analyysi; johtopäätöksiä hyödynnetty rakennuksen suunittelussa ja istutusten sijoittelussa; rakennuksen varjostava vaikutus leikkipihaan pyritty minimoimaan.

Päiväkodin ja lähiympäristön suunnittelu perustuu mallinnukseen ja monipuoliseen olosuhdesimulointiin; suojaisa päiväkotipiha muodostuu viihtyisäksi ja vetovoimaiseksi leikkipaikaksi; luonnonilmiöt ymmärretään ja niitä hyödynnetään suunnittelussa

19 ISO 21929-1, Annex A. 20 ISO 21929-1, Annex A, 25-26.

50

Seuraavassa Leinelän 2. päiväkodin ympäristön pienilmastoa tarkastellaan erityisesti tuulisuuden ja ulkotiloissa koetun lämpötilan näkökulmasta. Melun ja ilmansaasteiden arviointia ei tässä hankkeessa nähty välttämättömäksi, koska raskaasti liikennöidyt tiet eivät sivua päiväkodin tonttia.

6.3 PIENILMASTO

Suotuisa pienilmasto on erityisen tärkeä tavoite päiväkotisuunnittelussa. Pienilmastoanalyysiä hyödyntämällä voidaan saavuttaa seuraavia parannuksia nykyisiin käytäntöihin:

parannetaan rakentamisen sopeutumista ympäristöönsä ja vähennetään luonnolle aiheutuvia vaurioita ja päästöjä

vähennetään ilmastonmuutoksen aiheuttamia myrsky- ja tulvatuhoja pidennetään rakenteiden kestävyyttä parannetaan mikroilmastoa rakennusten ympäristössä, mikä tekee ulkona olemisen ja leikkimisen

miellyttävämmäksi, vaikuttaen myös lasten terveyteen vähennetään tuulen jäähdyttävää vaikutusta rakenteisiin, mikä parantaa energiataloutta parannetaan kevyenliikenteen väylien ja julkisenliikenteen pysäkkien tuuli- ja lumisuojausta, ja näin

parannetaan viihtyisyyttä ja kävelyturvallisuutta.

TYÖMENETELMÄT Leinelän päiväkodin esisuunnittelussa tehtiin Leinelän päiväkodin lähiympäristön mallinnukseen perustuva tuulisuussimulaatio, jossa laskenta suoritettiin Reynoldsin keskiarvotetulla Navier-Stokes yhtälöryhmällä, standardi k- Tämän lisäksi käytettiin TkT Kimmo Kuismasen kehittämää CASE-metodia, jossa rakennuspaikan tuulisuustietoja ja kokemusperäistä tietoa hyödyntämällä muodostetaan kokonaiskuva suunniteltavan rakennuksen lähiympäristön tuuliolosuhteista ja esitetään analyysin perusteella pienilmasto-olosuhteita parantavia suunnitteluratkaisuja.

TUULISIMULOINTI

Lähtötiedot Tuuli vaikuttaa oleellisesti ulkoalueiden mukavuuteen ja käyttöön. Tuulisimuloinneissa keskitytään yleensä tuulennopeuden muutoksiin eri geometrioiden ympärillä jolloin tuulennopeus saattaa kiihtyä taikka hidastua geometrisista muodoista ja mitoista riippuen. Tuulen virtaussimuloinneissa, joissa selvitetään mukavuutta, on lähtötietona selvitettävä kolme seikkaa: alueen tilastollinen tuulidata, maaston geometria ja rosoisuus sekä mukavuuden rajaehdot.

Alueen tilastollinen tuulidata Tuulisuuden lähtötietona käytettiin Ilmatieteenlaitoksen laatimaa Vantaan testivuoden 2030 mitoitussään tilastoja. Tilastojen avulla tehtiin tuuliruusu ja selvitettiin 12 tuulensuunnan tiedot keskimääräisestä tuulennopeudesta ja todennäköisistä tuulensuunnista. Tuuliruusu on esitetty kuvassa 19 ja tuulitilastot taulukossa 13.

51

Kuva 19. Tuuliruusu ja tuulensuunnat.

Suunta Mitattu lkm Esiintymis-% KA Nopeus [m/s] 0 473 5 % 3,54 30 674 7 % 3,94 60 446 5 % 3,21 90 468 5 % 3,76 120 600 6 % 4,45 150 651 7 % 4,80 180 1290 14 % 5,89 210 1336 14 % 5,11 240 894 9 % 3,62 270 1146 12 % 4,58 300 839 9 % 4,00 330 671 7 % 4,33 YHT 9488 Keskiarvo 4,27

Taulukko 13. Tuulitilastot.

Tuulen mittauskorkeus on 10 m ja maaston rosoisuusarvoksi määriteltiin 0,6 m. Tuulen nopeudeksi 10 m korkeudella määriteltiin tuuliruusun (Kuva 19) ja tuulitilastojen (Taulukko 13) mukaan arvoon 5,89 m/s (korostettu taulukossa 13 punaisella). Suurin keskituulennopeus on taulukon 4 mukaan 5,89 m/s etelätuulelle. Etelätuulen ollessa taulukon 4 perusteella yleisin ja keskimäärin voimakkain, suoritettiin yksi laskenta lähtöarvolla 5,89 m/s. Lisäksi suoritettiin tarkempi analyysi etelätuulen nopeuksien ylittymistodennäköisyydelle (Taulukko 14).

52

Ylittymistodennäköisyys (etelätuuli) v > 8 m/s 24,3 % v > 9 m/s 15,4 % v > 10 m/s 7,8 % v > 12 m/s 1,2 %

Taulukko 14. Tuulennopeuksien ylittymistodennäköisyydet (etelätuuli).

Taulukossa 14 on esitetty etelätuulen eri tuulennopeuksien ylittymistodennäköisyydet. Toinen laskenta suoritettiin taulukon 14 perusteella 10 m/s mitoitustuulennopeudella.

Geometria ja rosoisuus Geometriana toimi 3D-malli Leinelän suunnitellusta päiväkodista lähiympäristöineen sisältäen rakennukset ja topografian kuvan 20 mukaisesti. Geometriaa yksinkertaistettiin laskenta-ajan pienentämiseksi ja hilaverkon tihentämiseksi päiväkodin lähialueella (kuva 21).

Kuva 20. Arkkitehtisuunnittelun 3D-malli päiväkodin lähiympäristöstä.

Kuva 21. Laskennassa käytetty 3D-malli.

Geometrian ja ympäristön muodon ja satelliittikuvien avulla määriteltiin ympäristölle rosoisuus, joka vaikuttaa mm. tuulen vertikaaliseen nopeusprofiiliin. Maaston rosoisuus määriteltiin Suomen tuuliatlaksen

53

AROME säämallissa käytettyjen rosoisuusarvojen avulla arvoon 0,6 m joka vastaa väljästi rakennettua asuinaluetta.

Laskenta suoritettiin COMSOL Multiphysics tietokoneohjelmalla standardi k ja laskenta-alueen kooksi määriteltiin 370 * 470 * 100 (L*S*K) m3.

Mukavuuden rajaehdot Virtaussimuloinnin kirjallisuudessa on esitetty useita eri vaatimuksia tarkastelualueen ns.

limukavuuden rajaehtoihin vaikuttaa alueen käyttö: mikäli alueella oleskellaan pidemmän aikaa istuen taikka seisoen (esim. puistot, pihat) ovat asetetut rajaehdot tiukemmat kuin alueilla, joissa oleskellaan lyhyempiä aikoja liikkuen (esim. kadut). Laskennassa mukavuuden rajaehdoksi määriteltiin aktiivisuuden ja käyttöajan kannalta vaikein luokka, jossa 5 m/s tuulennopeus käytettiin mukavuusehdon raja-arvona21. Tuulen mukavuuden simuloinneissa on keskeisenä tarkastelukohteena 1,5 m maanpinnan yläpuolella oleva taso. Kyseinen taso maanpinnalta havainnollistaa oleskelualueilla vallitsevaa tuulta hyvin. Mikäli tuulisuuden havaitaan olevan ongelma piha-alueella, voidaan 1,5 m tason alla vallitsevaa tuulisuutta vähentää esim. istutuksilla tai rakennelmilla.

Laskennan tulokset Ensimmäinen laskenta (mitoitustuulennopeus = 5,89 m/s) osoittaa, että päiväkodin piha-alue on hyvin suojattu tuulelta keskimäärin vallitsevilta tuulilta. Tuulennopeuden ollessa 5,89 m/s kymmenen metrin korkeudella voidaan olettaa, että päiväkodin piha-alueella on mukava oleskella. Keskituulennopeuden ylittymistodennäköisyys on kuitenkin korkea, jonka syystä suoritettiin laskenta korkeammalla mitoitustuulennopeudella. Toinen laskenta (mitoitustuulennopeus = 10 m/s) osoittaa, että etenkin navakat etelä- ja länsituulet (tuulensuunnat 180, 210, 240 ja 270) saattavat vaikuttaa negatiivisesti piha-alueen tuulimukavuuteen. Ensimmäisen laskennan tulokset on esitetty liitteessä 5b. Toisen laskennan tulokset on esitetty liitteessä 5c.

VANTAAN ILMASTO RAKENNUSSUUNNITTELUN KANNALTA CASE-ANALYYSI Vantaa sijaitsee lähellä merta, minkä vuoksi tuulet pääsevät kaupunkiin suurella voimalla. Keski-ilmastoa muokkaa voimakkaasti rannikosta johtuva vuorokautinen tuulijärjestelmä, jossa esiintyy päiväsaikaan eteläinen merituuli ja yöaikaan pohjoinen maatuuli. Pihojen ja oleskelualueiden suojauksen kannalta tärkeimmät tuulensuunnat Vantaalla yleensä ovat meren suunta (etelä-lounas) sekä länsi ja luode. Paikalliset olosuhteet saattavat kuitenkin muuttaa tuulisuutta, kuten seuraavissa kappaleissa osoitetaan.

Leinelässä vallitsevia etelätuulia ja pohjoisia virtauksia vastaan päiväkodin alue on suhteellisen suojaton. Pihojen ja leikkikenttien viihtyisyyden kannalta suunniteltavassa PK-korttelissa on tärkeintä suojautuminen eteläisiä, lounaisia ja luode-pohjoinen tuulia vastaan. Kevyenliikenteenväylät ja linja-autopysäkit tulisi suojata etelä-lounas ja pohjoistuulia vastaan. Energian säästämiseksi rakennusten julkisivuja tulisi suojata erityisesti pohjoisesta ja luoteesta kohdistuvilta viimoilta.

21 Eri tuulimukavuuden kriteerejä on tutkittu mm. M.Botteman julkaisus

54

Alueellisen ilmastomallin simuloinnin perusteella Vantaan ilmastossa tulee tapahtumaan useita muutoksia:

lämpötilat tulevat nousemaan tuulisuus ja myrskyt lisääntyvät vesisateet lisääntyvät lumimäärät vähenevät, mutta lumimyrskyt voivat olla ankaria, ja kerralla satavat lumimäärät

kasvavat meri ja muut vesistöt ovat jäässä vain lyhyen ajan; kosteus lisääntyy.

Lämpötilan nousu tulee vähentämään kylmyydestä johtuvaa lämmönkulutusta, mutta kasvava tuulisuus toisaalta lisää rakennusten jäähtymistä. Koska suunnittelualueella tuulen jäähdyttävä voima on merkittävä, ei energiansäästötoimenpiteistä voida tinkiä. Nousevat lämpötilat lisäävät sisätilojen ylilämpenemisen vaaraa, ja edellyttävät suojausta sekä pahemmissa tapauksissa viilennystä tai jäähdytystä.

Maksimituulennopeuksien kasvaminen 15 prosentilla rasittaa sekä rakennuksia että vaikeuttaa kevytliikennettä. Kattorakenteisin, julkisivuihin, katoksiin ja parvekelasituksiin tulee kohdistumaan nykyistä suurempia tuulikuormia. Tuuli ja sade yhdessä kuormittavat entistä pahemmin julkisivuja ja kattorakenteita, sekä lisäävät korroosiota.

Sateiden ja erityisesti rankkasateiden lisääntyminen on huomioitava imeytyskenttien ja sadevesiviemäreiden mitoituksessa. Meren pysyminen sulana lähes läpi vuoden, yhdessä tuulen lisääntymisen kanssa, pidentää kosteaa tuulista välivuodenaikaa. Kosteuden lisääntyminen nollalämpötilan molemmin puolin lisää liukkautta.

JOHTOPÄÄTÖKSIÄ LEINELÄN 2. PÄIVÄKODIN TONTIN ILMASTOTIETOINEN SUUNNITTELU Suunniteltu uusi päiväkoti ja ulkoilupiha sijoittuvat jo kaavoitettujen kortteleiden, Kukkukallion puiston ja liikennealueiden väliseen vyöhykkeeseen, johon tuulet pääsevät suhteellisen voimakkaina kaakko-etelä-lounas sektorilta ja luoteesta. Suunnittelualueen eteläpuolisella avoimella torialueella tuulennopeus pääsee nousemaan huomattavan korkeaksi, ja korkea torni tuo vielä turbulenssia virtaukseen. Lounaispuolen kortteleissa on tuulikanavia, jotka ohjaavat voimakkaita ilmavirtauksia tontille. Myös luoteistuulella kohdistuu suunnittelualueille voimakkaita ilmavirtauksia. Idän ja lännen puolella naapurikorttelit suojaavat suunniteltavaa uutta rakentamista suorilta tuulilta.

Myös katutaso on melko tuulinen kaikilla edellä mainituilla tuulensuunnilla. Rakennuksen nurkkiin syntyy pyörteisiä ilmavirtauksia, ja erityisesti päiväkodin ja kerhotalon väliin muodostuu etelätuulella vaarallisen voimakas tuulikanava.

Pääosa rakennukseen kohdistuvista voimakkaista ilmavirtauksista tulee ympäröiviltä alueilta, ja niitä vastaan voidaan rakentaa suojaseinämiä ja säleikköjä, piharakennuksia sekä istuttaa kasvillisuutta.

Istutuksilla, pienillä piharakennuksilla ja julkisivujen muotoilulla voidaan tuuliolosuhteita myös parantaa:

julkisivusta ulkonevat rakennusosat vähentävät ilmavirtauksia, samoin rakennuksen viereiset kasvit, köynnössäleiköt, suojasäleiköt, katokset yms.

55

korkeiden rakennusten yhteyteen tehty matalampi laajempi rakennusosa (baasis) estää julkisivua alaspäin suuntautuvia virtauksia

aerodynaamisesti oikein muotoiltu räystäs vähentää turbulensseja.

Päiväkodin ja kerhotalon välisen aukon tuulisuutta tulisi hillitä istutuksilla ja/tai rakenteilla, kuten lipat ja 30-50 %:a läpäisevät seinämät. Näiden säleikköjen tai seinämien korkeuden tulisi olla vähintään 2-3 metriä. Istutukset saisivat mieluummin olla useampitasoisia. Suojarakenteiden läpi voidaan johtaa kevytliikenteen väylä, joiden mitoitus tulisi kuitenkin olla intiimi ja suuntaus mieluummin polveileva kuin suora.

Räystäiden, kattojen, julkisivujen ja lasitusten kestävyyttä viistosateita, tuulikuormia ja korroosiota vastaan on parannettava nykyisiin normeihin ja käytäntöihin verrattuna. Huoltokirjaan on syytä kirjata julkisivujen, parvekkeiden, kattojen ja piharakenteiden tarkastusmenettely.

Pihoilla tuulisuus on hallittavissa voimakkaiden oikein muotoiltujen istutusmassojen avulla. Istutusten tehoa voidaan lisätä maaston muotoilulla ja säleiköillä. Aidat eivät saisi olla täysin umpinaisia, jottei niiden taakse muodostuisi voimakasta jälkipyörrettä. Paras läpäisevyysprosentti aidoille olisi noin 20-40.

56

7. RAKENTEIDEN TOIMIVUUS

7.1 TYÖMENETELMÄT Päiväkodin kahta rakenneratkaisuvaihtoehtoa (puurakenne, betonirakenne) arvioitiin hiilijalanjäljen lisäksi myös rakennusfysikaalisen toimivuuden näkökulmasta.

Betonirunkovaihtoehto perustuu kantavaan betonirakenteeseen ja ulkopuoliseen puukoolattuun lämmöneristykseen, tuulensulkuun ja tuuletettuun ulkoverhoukseen. Puuvaihtoehdossa kantavana rakenteena on massiivipuulevy, CLT (cross laminated timber) ja sisäpinnassa palosuojaukseen tarkoitettu kipsilevyy, mutta muilta osin rakenteen vastaavat toisiaan. Ulkoverhouksena on tuuletettu ohutrappaus, jossa rappausaluslevynä on sementtipohjainen rakennuslevy. Vaihtoehtoiset rakennetyypit on kuvattu yksityiskohtaisesti liitteessä 3.

Rakenteiden toimivuutta tarkasteltiin Ilmatieteenlaitoksen rakennusfysikaalisen mitoitussään Vantaa 203022 avulla, kuva 22. Mitoitussään sademäärä on 797 mm vuodessa. Päiväkodin lounaan puoleisen julkisivun yläosiin sataa tuulen aiheuttamaa viistosadetta noin 240 litraa neliömetriä kohden vuodessa. Viistosateen määrä on laskettu Standardin ASHRAE standardin 160-200923 mukaan.

Kuva 22. Vantaa 2030 ulkoilman lämpötila ja suhteellinen kosteus

7.2 JULKISIVUN SATEENPITÄVYYS ASHRAE-standardin 160-2009 mukaan rakenteen julkisivun sateenpitävyyttä rakenteen kosteusteknisen toimivuuden kannalta voidaan mitata sateen tunkeutumisen kuivumismahdollisuudella. Mittarina rakenteen toimivuudelle pidetään tilannetta, jossa 1 % viistosateenmäärästä läpäisee julkisivun mutta kuivuu haittaa aiheuttamatta. Tarkasteltavissa rakenteissa kosteus kuivuu tuuletusvälin tuuletuksen avulla, mikäli sadevesi ei tukeudu ulkoseinän lämmöneristysrakenteeseen.

22 Ruosteenoja, Kimmo et al. Rakennusfysiikan testivuosien sääaineistot havaituissa ja arvioiduissa tulevaisuuden ilmastoissa. Refi-B-hankkeen tuloksia. Ilmatieteenlaitos, Raportteja 2013:1

23 ANSI/ASHRAE Standard 160-2009. Criteria for Moisture-Control Design Analysis in Buildings. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. 2009

57

Kuvassa 23 on mitoitussään kokonaissateen ja lounaan puoleisen julkisivun yläosiin osuvan viistosateen määrät vuoden aikana. Tuuletusvälin toimivuustarkastelussa oletettiin, että julkisivun läpi pääsee sadevettä neliön suuruiselta alueelta, kuva 24. Rakenteeseen päässeen veden kuivumista arvioitiin tuuletusvälissä liikkuvan ilman (nopeus ja tilavuusvirta) laskennallisen kyllästysvajeen avulla. Kyllästysvajeella tarkoitetaan ilman kosteuspitoisuuden ja kyllästyskosteuden erotusta ulkoilman lämpötilassa. Tuuletusilman lämpenemistä tuuletusraossa ei otettu huomioon.

Rakenteeseen tunkeutuvan vesivuodon kuivattaminen edellyttää tuuletusvälin keskimääräistä ilmavirtausta yli 0,05 m/s eli julkisivun tuuletusvälin ilmanvaihtoa yli 20 kertaa tunnissa. Vaikka tuuletusväliin pääsevä sadevesi imeytyykin tuuletusväliä rajoittaviin rakenteisiin, kuivuu kosteus kuitenkin toimivuuden kannalta kohtuullisessa ajassa. Jos ilmamäärä jää keskimäärin tätä pienemmäksi, kuivuminen voi hidastua merkittävästi, kuva 25.

Kuva 23. Mitoitussään kokonaissademäärä ja lounaan puoleiselle seinälle osuvan viistosateen määrä.

Kuva 24. Rakenteeseen tunkeutuvan viistosateen määrä (1 %) ja tuuletusilman kuivatuspotentiaali, kun ilmavirran nopeus tuuletusvälissä on keskimäärin 0, 1 m/s. Tuuletuksen kuivattava vaikutus on huomattavasti tunkeutuvan veden määrää suurempi.

58

Kuva 25. Rakenteeseen tunkeutuvan viistosateen määrä (1 %) ja tuuletusilman kuivatuspotentiaali, kun ilmavirran nopeus tuuletusvälissä on keskimäärin 0, 02 m/s. Mitoitussään alku- ja loppuvuoden sateet ovat kuivumisen kannalta hankalia, sillä sateet tulevat vetenä. Koska ulkoilman lämpötila on lähellä 0 oC, kuivuminen on hidasta.

Edellä esitetyssä analyysissä tuuletusvälin leveydeksi oletettiin 22 mm. Rakenteen kosteusteknisen varmuuden kannalta on suositeltavaa käyttää tätä leveämpää 32 mm tuuletusväliä, jotta tuuletusvälin paikallinen kuristuminen ei estä tuulettumista.

7.3 LÄMMÖNERISTETTYJEN ULKOSEINIEN TOIMIVUUS

PUURAKENTEINEN ULKOSEINÄ Ulkoseinän rakenne eri lämmöneristysvaihtoehdoilla on taulukossa 15. Matalaenergia- ja nollaenergiavaihtoehdoissa tuulensulkulevyn päällä on tuulensulkuvilla, joka estää tuulensulkukipsilevyn homevauriot. Tuulensulkuvilla kohottaa kipsilevyn lämpötilaa, jolloin tiivistymistä ei tapahdu, tai se on homeriskien kannalta vähäistä.

Taulukko 15. Ulkoseinän rakennevaihtoehdot

Määräystaso Matalaenergiataso Lähes nollaenergiataso U-arvo [W/m2K] 0,17 0,12 0,10 Puurakenne Kipsilevy 13 mm

CLT 125 mm Puurunko + kivivilla 180 mm Kipsilevy 9 mm Tuuletusväli 32 mm Rappausaluslevy Ohutrappaus

Kipsilevy 13 mm CLT 125 mm Puurunko + kivivilla 230 mm Kipsilevy 9 mm Tuulensulkuvilla 50 mm Tuuletusväli 32 mm Rappausaluslevy Ohutrappaus

Kipsilevy 13 mm CLT 125 mm Puurunko + kivivilla 280 mm Kipsilevy 9 mm Tuulensulkuvilla 50 mm Tuuletusväli 32 mm Rappausaluslevy Ohutrappaus

Betonirakenne Pintakäsittely Betoni 180 Puurunko + kivivilla 180 mm Kipsilevy 9 mm Tuuletusväli 32 mm Rappausaluslevy Ohutrappaus

Pintakäsittely Betoni 180 Puurunko + kivivilla 230 mm Kipsilevy 9 mm Tuulensulkuvilla 50 mm Tuuletusväli 32 mm Rappausaluslevy Ohutrappaus

Pintakäsittely Betoni 180 Puurunko + kivivilla 280 mm Kipsilevy 9 mm Tuulensulkuvilla 50 mm Tuuletusväli 32 mm Rappausaluslevy Ohutrappaus

59

Rakenteen kannalta oleellinen kysymys on riittääkö CLT-levy rakenteen höyrynsuluksi. Rakenteen erillinen höyrynsulkukerros toimii samalla myös ilmanpitävyyttä varmistavana kerroksena, jolloin sen käyttö on suositeltavaa myös massiivipuulevyrakenteessa. Höyrynsulku voi sijaita rakenteessa joko palosuojaukseen tarkoitetun sisäverhouskipsilevyn ja CLT-levyn välissä tai CLT-levyn ulkopinnassa. CLT-levyn kosteusvaihteluita rakenteessa tarkasteltiin seuraavissa tapauksissa (kuva 26):

Ulkoseinän kaikkien rakennekerrosten kosteuspitoisuus vastaa tasapainokosteutta 80 %:n ilman suhteellisessa kosteudessa - Rakenteessa ei ole höyrynsulkua (CLT toimii ilmansulkukerroksena) - Rakenteessa on höyrynsulku CLT-levyn ulkopinnassa - Rakenteessa on höyrynsulku CLT-levyn sisäpinnassa

Ulkoseinän kaikkien rakennekerrosten kosteuspitoisuus vastaa tasapainokosteutta 90 %:n ilman suhteellisessa kosteudessa - Rakenteessa on höyrynsulku CLT-levyn ulkopinnassa - Rakenteen lämmöneristys vastaa lähes nollaenergiatalon rakennetta

o Rakenteessa on höyrynsulku CLT-levyn ulkopinnassa o Rakenteessa on höyrynsulku CLT-levyn ulkopinnassa ja sisäverhouskipsilevyn pinnalla

on kosteuden siirtoa rajoittava maalikerros

Tulokset (kuvat 26 ja 27)antavat viitteitä kantavaan CLT-levyyn perustuvien rakenneratkaisujen toimivuuden perusteista:

Rakenteen höyrynsulun paikka on CLT:n sisäpinnassa palosuojakipsilevyn alla. Rakenne voidaan toteuttaa ilman erillistä höyrynsulkua, mutta erillinen ilmasulkukerros voidaan

tarvita CLT-levyn kuivumiskutistumisen johdosta. Jos rakenteeseen ei asenneta erillistä höyrynsulkua, voidaan vesihöyryä läpäisevästä materiaalista

valmistettu ilmansulkukerros asentaa CLT-levyn ulko- tai sisäpintaan. Määräystasoa parempi lämmöneristävyys kuivattaa rakennetta sisäänpäin määräystason

rakennetta tehokkaammin, jos rakenteen sisäpinnan käsittely on vesihöyryä läpäisevä. Nollaenergiaratkaisun ulkoseinissä ei ole homeriskiä, jos sadevesi ei pääse rakenteeseen. Rakennuskosteus (tasapainokosteus 80 % suhteellinen kosteus, ei saderasitusta) kuivuu

rakenteista (määräys-, matalaenergia- ja nollaenergiataso) kohtuullisessa ajassa.

60

Kuva 26. CLT-levyn kosteusvaihtelut eri tapauksissa. CLT-levyn alkukosteus vastaa kosteuspitoisuutta kosteassa ilmassa, jonka suhteellinen kosteus on 80 %.

Kuva 27. CLT-levyn kosteusvaihtelut, kun höyrynsulku on CLT-levyn ulkopinnassa. CLT-levyn alkukosteus vastaa tasapainokosteutta kosteassa ilmassa, jonka suhteellinen kosteus on 90 %. Maalikerros tarkoittaa tiivistä seinäpinnoitetta, jonka vesihöyrynvastus µ on kolmin kertainen sisäpinnan kipsilevyyn verrattuna.

Homeriskien kannalta herkin rakenneosa on tuulensulkukipsilevy. Matalaenergia- ja lähes nollaenergiavaihtoehdoissa kipsilevyn päällä on 50 mm tuulensulkuvilla, joka nostaa kipsilevyn lämpötilaa ja

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 8761 17521 26281 35041 43801

Aika, h

CLT ulkopinta, RH 80, ei HS

CLT keskiosa, RH 80, ei HS

CLT ulkopinta, RH 80,ZEB, eiHS

CLT keskiosa, RH 80, ZEB, eiHS

61

samalla ehkäisee homeriskin syntymistä. Tuulensulkulevyn homeriskiä arvioitiin kuitenkin siten, että lähes nollaenergiarakenteen tuulensulkukipsilevyn oletettiin olevan tuuletusväliä vasten. Silloin kipsilevyn kosteusrasitus on suurempi kuin tuulensulkuvillalla suojattuna.

Kuvassa 28 on höyrynsululla varustetun ja ilman höyrynsulkua olevan lähes nollaenergiatason CLT-puuseinän homehtumisen riskin kehittyminen 4 vuoden aikana. Tarkastelu tehtiin homemallilla, jonka avulla homeen kasvua voidaan arvioida laskennallisesti. Kriittisiksi kohdiksi valittujen pintojen olosuhteiden perusteella lasketaan näille kohdille homeen kasvua kuvaava homeindeksi . Homeindeksi arvo 1 kuvaa ensimmäistä mikroskoopilla havaittavaa alkavaa homekasvua ja taso 3 ensimmäistä paljain silmin havaittavaa kasvua, tai kun mikroskooppihavainnoissa on yli 50 % homepeittoa pinnalla.

Homeen kasvu riippuu kasvualustan homehtumisherkkyydestä. Materiaaleja on luokiteltu neljään eri ryhmään niiden homehtumisherkkyyden mukaan:

1. luokka: Erittäin herkkä. Herkin taso vastaa käsittelemätöntä männyn pintapuuta.

2. luokka: Herkkä. Homehtumisherkkyysluokka herkkä vastaa tyypillisesti puupohjaisia tai paperipintaisia tuotteita, höylättyä kuusta ja kipsilevyä.

3. luokka: Kohtalaisen kestävä. Vastaa sementti- ja muovipohjaisten materiaalien sekä mineraalivillatuotteiden homehtumisherkkyyttä.

4. luokka: Kestävä. Hometta vastustava taso 4 vastaa lasi-, metalli- yms. pintoja sekä materiaaleja, jotka on käsitelty homeen kasvua estävillä tuotteilla.

Analyysissä otettiin huomioon, että kipsilevy on käsittelemätön tai käsitelty paremmin vettä ja hometta kestäväksi. Tuulensulkukipsilevyn oletettiin kuuluvan homehtumisherkkyysluokkaan 2 tai 3.

a)

62

b)

c)

Kuva 28. Höyrynsululla ja ilman höyrynsulkua toteutetun lähes nollaenergiarakennuksen puurakenteisen ulkoseinän homeriski tuulensulkukipsilevyn sisäpinnalla. Laskennassa on oletettu, että tuulensulku on lämmöneristetyn rakenteen uloimpana kerroksena (a ja b) tai rakenteen uloimpana kerroksena (c).

a) Tuulensulkukipsilevy on käsitelty kosteutta ja hometta paremmin kestäväksi, jolloin sen homehtumisherkkyysluokka on 3.

b) Tuulensulkukipsilevy on käsittelemätön, jolloin sen homehtumisherkkyysluokka on 2. c) Tuulensulkuvilla uloimpana, tuulensulkukipsilevyn homehtumisherkkyysluokka on 2.

Tulosten perusteella rakennevaihtoehtoihin ei synny sisäilman terveydellisyyteen vaikuttavaa homekasvustoa. Tuulensulkuvillan käyttö kipsilevyn päällä on suositeltavaa.

BETONIRAKENTEINEN SEINÄ Ulkoseinävaihtoehdot ovat rakenneperiaatteeltaan samanlaiset. Ainoa merkittävä ero on rankarakenteiden kiinnittäminen betoniin. Periaatteessa betonin kosteus voi kostuttaa puurankoja, mutta kosteuden

63

siirtyminen betonista puuhun on hitaampaa kuin kosteuden siirtyminen puussa. Kun betonin ulkopinta kuivuu, ei puurangan kostumisen riski ole kovin suuri.

Betonin valmistuskosteus kuivuu vähitellen, jolloin betonirakenteen tuulensulun kosteusrasitus on hieman puurakennetta suurempi. Koska matalaenergia- ja nollaenergiavaihtoehtojen tuulensuojakipsilevyn päällä on tuulensuojavilla, ei homeen muodostusta tuulensuojakipsilevyn sisäpintaan tapahdu.

64

8. YHTEENVETO Lähes nollaenergiarakennus on EU:n jäsenmaiden yhteinen tavoitetaso uusirakennusten energiatehokkuudelle. Käsitteen sisältö määritellään kansallisesti EU:n jäsenmaissa. Suomessa määritelmää ei ole tätä selvitystä laadittaessa vielä muodostettu.

Leinelän II päiväkodin luonnossuunnitelmien avulla toteutettujen tarkastelujen perusteella esitetään, että tarkoituksenmukainen energiatehokkuustavoite voisi olla puolet rakentamismääräysten (RakMK D3) vähimmäisvaatimuksesta (E 85kWhE/m²a). Omaan käyttöön tarkoitetun uusiutuvan energiantuotannon avulla tämä tavoite on saavutettavissa kohtuullisin lisäinvestointikustannuksin ja ilman erityisen suuria lämmöneristedimensioita.

Toteutettujen tarkastelujen perusteella lähes nollaenergiapäiväkodin suunnitteluun suositellaan seuraavia periaatteita:

tiivis, monialainen ja vuorovaikutteinen suunnitteluyhteistyö kestävän rakentamisen tarkastelu kokonaisvaltaisesti rakennuksen tarkastelu osana kaupunkirakennetta ja infrastruktuuria turvallisuuden, terveellisyyden, elinkaarikustannusten ja ympäristövaikutusten huomioiminen.

Vuorovaikutteinen suunnittelu merkitsee sitä, että ostoenergiaa, hiilijalanjälkeä ja kestävyyttä koskevien tarkastelujen tulokset ohjaavat suunnittelua. Tämä edellyttää sitä, että tarkastelut tehdään suunnitteluprosessin varhaisessa vaiheessa. Lisäksi tarkasteluissa on syytä ennakoida tuleva kehitys. Vantaalla esimerkiksi kaukolämmön päästökertoimen ennakoitu kehitys tekee siitä olennaisesti suositeltavamman vaihtoehdon lämmitysmuodoksi kuin mitä nykyisen päästökertoimen perusteella voidaan päätellä.

Uusien päiväkotihankkeiden tavoitteenasettelussa on syytä huomioida laajemmin kestävän kehityksen tavoitteet. Rakentamisen kestävyyden arvioinnissa voidaan maksullisten sertifiointiprosessien sijaan tukeutua kestävän rakentamisen standardiin ISO 21929-1. Standardi esittää, että esitettäessä väitteitä rakennuksen kestävyydestä, arvioinnin on katettava vähintään standardin esittämät 14 arviointinäkökulmaa. Tarkastelua voidaan lisäksi täydentää hankekohtaisesti asetettavilla lisänäkökulmilla.

Kestävyyden arvioinnin vertailutasojen asettaminen vaatii vielä kehitystyötä. Standardin esittämän lähestymistavan noudattaminen varmistaa kuitenkin sen, että rakentamisen kestävyyttä tarkastellaan riittävän monipuolisesti ja laaja-alaisesti. Standardin esittämiin näkökulmiin tulisi päiväkotihankkeissa lisätä pienilmasto-olosuhteet. Rakennuspaikkojen aurinkoisuus- ja tuulisuusanalyysi tulisi ottaa osaksi tehtäviä tarkasteluja jo suunnittelun varhaisvaiheessa. Ympäristön varjostus rakennuspaikalla on analysoitava uusiutuvan energian tuottopotentiaalin määrittelemiseksi.

Leinelän II päiväkodin tarkastelut oikaisevat useita vakiintuneita väärinkäsityksiä:

1) Kaksikerroksinen ratkaisu ei ole olennaisesti yksikerroksista energiatehokkaampi.

Leinelän II päiväkodin luonnossuunnitelmista tehtyjen laskelmien perusteella ero energiatehokkuuden suhteen on vähäinen. Tilankäytön tehokkuudella ja ikkunapinta-alalla on tehtyjen laskelmien mukaan suurempi vaikutus tilojen lämmitysenergiantarpeeseen kuin kerrosten lukumäärällä. Tämä johtuu osaltaan siitä, että rakennusosien lämmönläpäisykertoimet poikkeavat olennaisesti toisistaan.

65

Yksikerroksinen päiväkoti on suositeltavampi ratkaisu toiminnallisista syistä. Yksikerroksinen päiväkoti voidaan suunnitella P3-paloluokkaan, jossa rakenteet voivat olla vähäpäästöisistä materiaaleista tehtyjä.

2) Puurunkoinen rakennus ei ole elinkaaritarkastelussa aina olennaisesti betonirunkoista rakennusta vähäpäästöisempi.

Kaksikerroksinen päiväkoti suunnitellaan yleensä P2-paloluokkaan, jossa puu- ja betonirakenteiden ero elinkaaritarkastelussa (50 vuotta) on vain yhden prosentin luokkaa. Tulokseen vaikuttaa osaltaan se, että standardin EN 15978 mukaan puun hiilivarastoa ei lasketa rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälkeen. P3-paloluokkaan kuuluvassa päiväkodissa voidaan käyttää olennaisesti vähäpäästöisempiä rakenneratkaisuja, jotka ovat tyypillisesti puurunkoisia. P3-paloluokan päiväkodin on oltava yksikerroksinen.

Rakennuksen elinkaaren hiilijalanjäljelle voi ja kannattaa asettaa tavoitetasoja, mutta vertailutasojen asettamista vaikeuttaa se, että laskentamenetelmät eivät ole vielä vaikiintuneet.

3) Aurinkosähköä voidaan tuottaa taloudellisesti kannattavasti.

Verkkosähkön ja aurinkosähköjärjestelmien hintakehitys on johtanut tilanteeseen, jossa omaan käyttöön tuotettu aurinkosähkö muodostuu edullisemmaksi kuin verkkosähkön ostaminen. Kannattavuuden edellytyksenä on

tarkoitukseen sopiva rakennuspaikka sähkön tuottaminen vain omaan käyttöön järjestelmän riittävän suuri koko hankinnan kilpailuttaminen siten, että tavoitehintataso saavutetaan.

Kun koko aurinkosähköjärjestelmän tuotto on tarkoitus käyttää päiväkodissa, täytyy tuottoa ja kulutusta tarkastella tuntitasoisesti ajallisen vastaavuuden arvioimiseksi. Tarkastelut osoittivat myös, että aurinkosähköjärjestelmän asennustavalla on merkittävä vaikutus investointikustannuksiin.

Tarkastelut osoittivat selvästi, että asemakaavoitus vaikuttaa olennaisesti lähes nollaenergiapäiväkodin toteutettavuuteen ja rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälkeen:

Päästönäkökulmasta päiväkoti kannattaa suunnitella P3-paloluokkaan, jolloin rakennuksen on käytännössä oltava yksikerroksinen. Lisäksi paalutusta ja pihan stabilointia vältettävä. Paalutus voidaan käytännössä välttää vain silloin kun rakennuspaikka on osoitettu perustamisolosuhteiltaan suotuisaan paikkaan.

Uusiutuvan energian tuottopotentiaali riippuu olennaisesti rakennuksen suuntauksesta ja sijoittelusta. Käytännössä aurinkosähkö- ja aurinkolämpöjärjestelmät on luontevasti integroitavissa rakennukseen silloin, kun ne sijoitellaan rakennuksen koordinaatiston suuntaisesti. Etelästä poikkeava suuntaus ja ympäristön varjostus heikentävät aurinkosähköjärjestelmän tuottoa ja investoinnin kannattavuutta. E-luvun puolittaminen ilman aurinkosähköjärjestelmää merkitsee mitä ilmeisimmin olennaisesti korkeampia investointikustannuksia.

Lähes nollaenergiapäiväkodin konsepti Vantaan lähes nollaenergiapäiväkodin E-luku on puolet nykyisestä määräystasosta. Ensisijaiseksi energiakonseptiksi Vantaan päiväkoteihin suositellaan kaukolämpöä ja rakennuskohtaista

66

aurinkosähköjärjestelmää, joka mitoitetaan siten että tuotto voidaan kokonaisuudessaan käyttää rakennuksessa päiväkoti on kesäkäytössä.

Teknisten järjestelmien valintaperusteena on yksinkertaisuus ja riskien välttäminen. Tämän johdosta kaukolämpöratkaisua pidetään etusijalla silloin, kun rakennuspaikka on kaukolämpöalueella. Vantaan energian antamien tietojen mukaan kaukolämmön päästökerroin Vantaalla tulee olennaisesti pienenemään lähitulevaisuudessa. Kaukolämpöön liittyminen on myös kaupungin kokonaisinfrastruktuurin kannalta perusteltu ratkaisu.

Rakennukseen tehdään koneellinen ilmanvaihto, jossa on tehokas lämmön talteenotto sekä tuloilman esilämmitys/viilennys lämpökaivojen avulla. Talotekniikan reitityksen osalta suunnitteluperiaatteeet ovat

huollettavuus / ylläpidettävyys käyttöikäperusteinen suunnittelu.

Asennusten integrointia rakenteisiin ja pintamateriaalien taakse on siis tarkasteltava kriittisesti ja siten että niiden huoltotarve ja suunniteltu käyttöikä huomioidaan. Rakenteiden osalta käytetään tunnettuja, riskittömiä rakenteita välttäen äärimmäisyyksiä lämmöneristystasoissa.

- nnössä painoarvoltaan merkittävimpiä arkkitehtisuunnittelussa määriteltäviä osatekijöitä ovat

rakennuksen energiataloudellinen muoto ikkunapinta-ala sekä tilankäytön tehokkuus.

Energiatehokkaan rakentamisen hankkeissa arkkitehtisuunnittelun antamia lähtökohtia voidaan arvioida energiatehokkuuden näkökulmasta ns. painotetulla muotokertoimella. Painotetussa muotokertoimessa huomioidaan rakennusosien erilaiset lämmönläpäisykertoimet ja verrataan ulkovaipan painotettua pinta-alaa ohjelma-alaan. Tämä korjaa osaltaan väärää käsitystä yksi- ja kaksikerroksisten ratkaisujen keskinäisistä eroista. Painotettu muotokerroin kuvaa arkkitehtisuunnittelun vaikutusta tilojen lämmitystarpeeseen, eikä ota kantaa esimerkiksi päivänvalo-olosuhteisiin rakennuksessa.

Päiväkotisuunnittelussa erityistä huomiota on kiinnitettävä sisätilojen ääniolosuhteisiin sekä ulkotilojen pienilmastoon. Pienilmaston analysointiin voidaan käyttää tuulisuusanalyysia, jonka tuloksia tulkitaan kokemusperäisen tiedon avulla.

Osana selvitystyötä tarkasteltiin myös painovoimaisen tai hybridi-ilmanvaihdon toteutettavuutta. Painovoimaisen ilmanvaihdon ratkaisut vaativat kehitystyötä. Vaikka ratkaisu tunnetaan vuosisatojen ajalta, uusimmat kokemukset painovoimaisen ilmanvaihdon ratkaisuista julkisissa rakennuksissa osoittavat, että sillä ei päästä olennaisesti vaatimustasoa pienempään E-lukuun, ja hankkeisiin liittyy nykyisin koerakentamisen piirteitä. Painovoimainen ilmanvaihtoratkaisu soveltuisi rakennuskonseptiin, jonka ensisijaisena tavoitteena ei ole energiatehokkuus tai pieni E-luku.

67

9. LÄHTEET

PAINETUT LÄHTEET ANSI/ASHRAE Standard 160-2009. Criteria for Moisture-Control Design Analysis in Buildings. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. 2009.

EN 15978 Sustainability of construction works Assessment of environmental performance of buildings - Calculation methodology.

GBC Finland Rakennusten elinkaarimittarit (2013). Green Building Council Finland 2013. http://figbc.fi/wp-content/uploads/2013/01/Rakennusten_elinkaarimittarit_2013.pdf (viitattu 19.06.2014).

Behm, Katri & Häkkinen, Tarja: Hirsitalotoimialan ekokilpailukyky tarkastelu hirsitalomallin puumateriaalien elinkaariarviointi käsittäen hiilijalanjäljen, energiataseen ja päästöt. Tutkimusraportti VTT-R-04737-10. VTT, Espoo 2010. http://www.kontio.fi/files/hirsitalotoimiala_raportti2010.pdf (viitattu 19.6.2014).

Daavittila, Kaarina: Pudasjärven hirsikampus. 28.11.2013. Luentoaineisto, Puu-päivä 2013.

Heimo, Jarmo: Viitanummen alue Salossa Energiatehokkuustavoitteiden toteutuminen. Luentoaineisto. Kuntien 6. ilmastokonferenssi 3 4.5.2012, Tampere-talo, Tampere 2012.

Häkkinen, Tarja (toim.): Kestävän rakentamisen prosessit. VTT tiedotteita 2572. Espoo 2011. http://virtual.vtt.fi/virtual/environ/susproc/T2572.pdf (viitattu 19.06.2014).

Häkkinen, Tarja (toim.): Sustainability and performance assessment and benchmarking of buildings. Final report. VTT Technology 72. Espoo 2012. http://www.vtt.fi/inf/pdf/technology/2012/T72.pdf (viitattu 19.06.2014).

Ilomäki, Ari: Kestävän rakentamisen standardit EU:ssa ja niiden merkitys Suomessa. Luentoaineisto 25.1.2013. http://freshproject.eu/data/user/01_public-area/FRESH_Intra_regional_meeting_25.1.2013__PP2_PP3__PP1/CENTC350_esitys_25012013.pdf (viitattu 19.06.2014).

ISO 15392 Sustainability in building construction General principles.

ISO/TR 21932 Building construction Sustainability in building construction Terminology.

ISO 21929-1 Sustainability in building construction Sustainability indicators Part 1: Framework for the development of indicators and a core set of indicators for buildings.

ISO 21930 Sustainability in building construction Environmental declaration of building products.

Kuismanen, Kimmo: Climate-conscious architecture Design and wind testing method for climates in change. Acta Universitatis Ouluensis C Technica 307. ISBN 978-951-42-8911-8. Oulun yliopisto, Oulu 2008.

Lukin, Arja: Suurpellon lastentalo. Hanke 3673. Hankesuunnitelma 23.09.09. Espoon kaupunki, Tilakeskus, Talonsuunnittelu 2009. http://espoo04.hosting.documenta.fi/kokous/2011200073-6-1.PDF (viitattu 19.06.2014).

68

Lylykangas, Kimmo: Shape Factor as an Indicator of Heating Energy Demand. In Conference proceedings, Forum HolzBau Garmisch 09, Internationales Holzbau-Forum (IHF 2009), Band II 3 und 4, Dezember 09. Garmisch, Germany 2009.

PAS 2050:2011 Specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas emissions of goods and services, BSI 2011. http://shop.bsigroup.com/en/forms/PASs/PAS-2050/ (viitattu 19.06.2014).

Ruosteenoja, Kimmo et al: Rakennusfysiikan testivuosien sääaineistot havaituissa ja arvioiduissa tulevaisuuden ilmastoissa. Refi-B-hankkeen tuloksia. Ilmatieteenlaitos, Raportteja 2013:1.

Ruuska, Antti et al: Rakennusmateriaalien ympäristövaikutukset. Selvitys rakennusmateriaalien vaikutuksesta rakentamisen kasvihuonekaasupäästöihin, tiivistelmäraportti. Ympäristöministeriön raportteja 8 / 2013. Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto. Helsinki 2013.

Ruuska, Antti & Häkkinen, Tarja: Rakennusmateriaalien ympäristövaikutukset Taustaraportti. VTT, Espoo 2013.

Ryytty, Merja: Leinelä 2. päiväkoti. Tarveselvitys 28.6.2013. Vantaan kaupunki, Maankäytön, rakentamisen ja ympäri[stö]työn toimiala, Tilakeskus / hankevalmistelu 2013. Kirjoittajan hallussa.

SFS-EN 12464-1, Valo ja Valaistus. Sisätilojen työkohteiden valaistus.

SFS-EN 12464-1, Valo ja Valaistus. Ulkotilojen työkohteiden valaistus.

Suomen rakentamismääräyskokoelma D3. Rakennusten energiatehokkuus. Määräykset ja ohjeet 2012. Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto, Helsinki 2011.

Suomen rakentamismääräyskokoelma D5. Rakennuksen energiankulutuksen ja lämmitystehontarpeen laskenta. Ohjeet 2012. Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto, Helsinki 2013.

Vainio, Tuukka: Asuinrakennusten energiankulutuksen hiilidioksidipäästöjen laskenta osana päästöohjaavaa kaavoitusta. Diplomityö 14.02.2012, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu, Energiatekniikan laitos, Espoo 2012.

Vares, Sire; Häkkinen, Tarja & Shemeikka, Jari: Kestävän rakentamisen tavoitteet ja niiden toteutuminen. Espoon Suurpellon päiväkodin arvio. VTT Tiedotteita 2573. Espoo 2011.

prEN 16485 Round and sawn timber Environmental Product Declarations Product category rules for wood and wood-based products for use in construction 2012.

INTERNET-LÄHTEET http://www.rehva.eu/fileadmin/REHVA_Journal/REHVA_Journal_2013/RJ_issue_3/22-28_nZEB_RJ1303_web.pdf.

www.arkkitehdit-m3.

www.volter.fi.

MUUT LÄHTEET Vantaan Energia Oy:n Lämpöpalvelupäällikkö Lassi Kortelaisen sähköpostiviesti Merja Ryyttylle 22.4.2014, kirjoittajan hallussa.

69

VALOKUVAT Kuva 1. Leinelän päiväkodin tontti. Kimmo Lylykangas 2014.

Kuva 18. Pikku-Paavalin päiväkoti. www.arkkitehdit-m3.

70

10. LIITTEET LIITE 1: Leinelän 2. päiväkodin tilaohjelma

LIITE 2a: Ehdotussuunnitelma, 2-kerroksinen vaihtoehto

LIITE 2b: Ehdotussuunnitelma, 1-kerroksinen vaihtoehto

LIITE 3: Puu- ja betonirakenteisen päiväkodin rakennetyypit

LIITE 4: Rakennusosien pinta-alatiedot

LIITE 5a: Leinelän II päiväkodin rakennuspaikan pienilmaston CASE-analyysi

LIITE 5b: Leinelän II päiväkodin rakennuspaikan tuulisimulaatio

LIITE 5c: Leinelän II päiväkodin rakennuspaikan tuulisimulaatio

LIITE 6a: Aurinkosähköjärjestelmän tuotto ilman ympäristön varjostusta

LIITE 6a: Aurinkosähköjärjestelmän tuotto kun huomioidaan varjostavat rakennukset

LIITE 7: Elinkaarikustannustarkastelu, yhteenveto

LEINELÄN PÄIVÄKOTI II

6 RYHMÄINEN PÄIVÄKOTI huonetilaohjelma

kotialuepareilla 6 ryhmähuonetta 5.6.2013 M. Ryytty

hyöty-m2 muuta3x kotialuepari, integroitu 655,5 (6x109m2 + 1,5 m2)Kotialueilla sijaitsevat tilat:Kotialue 1 1093 hoitajaa (opettajaa)1/2 yhteisestä märkäeteisestä 8eteinen 14wc-pesu 10ryhmähuone1 27ryhmähuone2 21 Ryhmähuone 2 ja 3 vierekkäin, käyntiyhteys toisiinsaryhmähuone3 21pienryhmä (kotialueella sijaitseva) 6 hyvin valvottava1/2 yhteisestä varastosta 2Kotialue 2 1093 hoitajaa (opettajaa)1/2 yhteisestä märkäeteisestä 8eteinen 14wc-pesu 10ryhmähuone1 27ryhmähuone2 21ryhmähuone3 21pienryhmä 61/2 yhteisestä varastosta 2

Wc-tila 1,5 yksi wc tulisi sijoittua sisääntulon läheisyyteen

Yhteiskäyttöiset pienryhmätilat:kotikeittiö 21 toimii nyös henkilökunnan taukotilanaverstas 16pienryhmä 10

Yhteiset tilatsali ja väline/patjavarastovarasto 85 mahd. väestösuojassa, varasto 5 m2, syvyy 2mruokailutila 60 toimii myös henk.kunnan kokous ja koulutustilanawc-tila ruokasalin yhteyteen 1,5inva-wc 6keskusvarasto 10Perhe- ja konsultaatiotila 10 sijoitetaan johtajan huoneen viereen

Henkilökunnan tilattoimisto 12henkilökunnan työhuone 12henk.kunnan wc:t 2kpl a´1,5m2 3 1 kpl wc/kerros tai talon eri päihinhenk.kunnan suihkutila 2 miehille ja naisille yhteinenhenk.kunnan pukutila, 25henk.x0,8 20 miehille ja naisille erikseen(pukutilassa oma wc-tila miehillä ja naisilla!)siivouskeskus 8siivouskomero 2vaatehuolto 8

Muutpalvelukeittiö aputiloineen 47

hyötyala 989Kohteeseen tehdään väestösuoja. Sen mitoitus Leinelä 1 pk:n ja Leinelä 2. pk:n käyttöjen mukaan

Vantaan kaupungin tilakeskus, hankepalvelutRakennuttaja-arkkitehti Merja Ryytty

LIITE 3. Puu- ja betonirakenteisen päiväkodin rakennetyypit rakennetyypit / Leinelä 2. päiväkoti, esisuunnittelu paloluokka P2 (rakennekerrokset sisältä ulos)

LIITE 4. Rakennusosien pinta-alatiedot, 2-kerroksinen ratkaisu

RAKENTEIDEN MÄÄRÄTIEDOT 20140616

SISÄPINTA Rakennetyyppi Kuvaus Paksuus Brutto Netto

US-1 ulkoseinä 786,6 585,5 US-2 märkätila 124,3 78,2 US-3 ulkoseinä, VSS 105,4 99,8

US-kylmä ulkoseinä, ullakkotila 170,7 170,7 US-verhous räystään verhoilu 226,8 226,8

SOK sokkeli 262,4 262,4 TM-1 tukimuuri 200 237,3 237,3

VS-1 väliseinä, kantava 180 173,7 160,3 VS-2 väliseinä, kevyt 100 1007,2 914,9 VS-3 väliseinä, märkätila 100 412,1 376,0 VS-VSS väliseinä, VSS 300 37,9 35,4

Rakennetyyppi Kuvaus Paksuus Nettoala Tilavuus (m³) Kehä

AP-1 alapohja, kuiva 679,9 AP-2 alapohja, märkätila 42,1

VP-1 välipohja, kuiva 457,44 VP-2 välipohja, märkätila 63,4 VP-3 (vss) välipohja, VSS katto 93,29

YP-1 yläpohja 722,0 144,0 YP-kate vesikatto 979,8

LEINELÄN 2. PÄIVÄKOTI, VANTAA

ALUEEN MIKROILMASTO JA SEN VAIKUTUS RAKENTAMISEEN

2

SISÄLLYS

1 TAUSTA 3

TEHTÄVÄ 3

TAVOITTEET 3

TYÖTAPA 3

2 ILMASTO JA SEN MUUTTUMINEN RAKENNUSSUUNNITTELUN KANNALTA 4

SUOMEN ILMASTO 4

PÄÄKAUPUNKISEUDUN ILMASTO RAKENNUSSUUNNITTELUN KANNALTA 4

TARKASTELUALUEEN NYKYINEN MIKROILMASTO 4

RAKENNETTUJEN ALUEIDEN MIKROILMASTON LAADUN KRITEERIT 6

ILMASTONMUUTOS JA SEN VAIKUTUS TAPIOLASSA 7

3 TEHTYJEN SUUNNITELMIEN ANALYYSI 8

4 SUUNNITTELUOHJEITA 17

ALUETASO 21

KORTTELITASO 21

RAKENNUKSET KAAVOITUKSESSA Virhe. Kirjanmerkkiä ei ole määritetty.

VIHERSUUNNITTELU 23

5 SUOSITUKSET 24

TUULITESTAUKSEN KÄYTTÄMINEN 24

KANSI: ALUEEN ILMAKUVA.

3

1 TAUSTA

TEHTÄVÄ

Suunnittelukohde on Vantaan kaupunginosaan 70 (Koivukylä), kortteliin 70113, tontille 1 rakennettava päiväkoti. Tässä selvityksessä tarkastellaan kaupunginosan mikroilmaston vaikutusta rakentamiseen ja ennen kaikkea ulkoalueisiin. Lisäksi arvioidaan tuulen jäähdyttävää vaikutusta.

TAVOITTEET

Tämän analyysin tavoitteena on selvittää tehdyn luonnoksen mikroilmastollisia ominaisuuksia ja analysoida mahdollisia ongelmakohtia hankesuunnittelun vaatimalla tarkkuudella. Tuulikuormatarkastelut, rakennusten detaljit tai vastaavat eivät kuulu tämän työn piiriin.

TYÖTAPA

Työ aloitettiin alueen ilmaston analysoinnilla, jossa ilmastollisina lähtökohtatietoina on käytetty Ilmatieteen laitoksen ilmastotilastoja vuosilta 1981 - 2010. Koska tavanomaiset ilmastotilastot eivät sisällä riittävää informaatiota suunnittelun pohjaksi, on CASE consultilla laadittu em. tilastoiden pohjalta kuvaus Vantaan ilmastosta kaavoituksen ja arkkitehtisuunnittelun kannalta. Ilmastomuutoksen ennuste perustuu Lasse Makkosen VTT:ssa Extremes-hankkeessa tekemään alueellisen ilmastomallin simulointiin sekä Kimmo Kuismasen Oulun Yliopistolle tekemään väitöskirjaan ”Climate-conscious architecture - design and wind testing method for climates in change”, 2008.

Tehtyjä suunnitelmia on arvioitu kaavaluonnosten ja niiden illustraatioiden pohjalta. Laajemman ympäristön analyysissa on käytetty apuna alueen asemakaavaa ja karttoja. Arvioinnissa on käytetty Kimmo Kuismasen kehittämää CASE-menetelmää aineistoarviontina. Pienoismallin tuulitestausta ei ole tehty.

KUVA. SIJAINTI.

4

2 ILMASTO JA SEN MUUTTUMINEN RAKENNUSSUUNNITTELUN KANNALTA

SUOMEN ILMASTO

Ilmastoa voidaan tarkastella kolmella eri tasolla: suurilmasto, keski-ilmasto ja itse alueella vallitseva pienilmasto.

Suomen suurilmasto on lounaasta vuorotellen tulevien atlantisten matalapaine- ja korkeapainejärjestelmien hallitsema. Säännöllisesti esiintyy myös muutaman vuorokauden pituisia kylmiä pohjoistuulia, lämpimiä etelätuulia sekä ajoittain mantereisia kaakkoistuulia, jotka yleensä ovat kesäisin lämpimiä, talvisin kylmiä, ja joiden mukana monesti tulee runsaita sateita.

Vuotuisten maksimi ja minimilämpötilojen ero on Suomessa suuri. Rakennuksen julkisivun lämpötila voi talvella olla -25°…-30°, kesäisin auringossa +50°…+80°, mikä tarkoittaa yli 100 asteen lämpötilaeron rasitusta julkisivumateriaaleille.

VANTAAN ILMASTO RAKENNUSSUUNNITTELUN KANNALTA

Vantaa sijaitsee lähellä merta, minkä vuoksi tuulet pääsevät kaupunkiin suurella voimalla. Eri vuodenaikoina esiintyvät tuulensuunnat ja niiden keskimääräinen nopeus on esitetty kaavioissa (kaaviot, kuva 1). Varsinkin etelä- ja lounaistuulen ympäristöä kuormittava voima on nähtävissä sekä rakennuksissa että maastosta.

Keski-ilmastoa muokkaa voimakkaasti rannikosta johtuva vuorokautinen tuulijärjestelmä, jossa esiintyy päiväsaikaan eteläinen merituuli ja yöaikaan pohjoinen maatuuli. Tämä rannikkotuuli on yleinen erityisesti keväisin ja kesäisin aurinkoisina päivinä. Merituulen vaikutus ulottuu noin 20-40 km päähän rannikosta heiketen vähitellen etäisyyden kasvaessa.

Pihojen ja oleskelualueiden suojauksen kannalta tärkeimmät tuulensuunnat Vantaalla yleensä ovat meren suunta (etelä-lounas) sekä länsi ja luode. Paikalliset olosuhteet saattavat kuitenkin muuttaa tuulisuutta, kuten seuraavissa kappaleissa osoitetaan.

TARKASTELUALUEEN NYKYINEN MIKROILMASTO

Vallitsevia etelätuulia ja pohjoisia virtauksia vastaan alue on suhteellisen suojaton. Kaupunginosan mikroilmastoa muokkaavat katualueet ja rakennusmassat, joiden välissä esiintyy voimakkaita tuulikanavia sekä jonkin verran turbulenssia. Myös avoimet torit ja suuret paikoitusalueet ovat varsin tuulisia. Suunnittelualueen länsi- ja itäpuolella on rakennetta ja puustoa, jotka suojaavat tuulilta muutamaa tuulikanavaa lukuun ottamatta.

Voimakkaat ilmavirtaukset tekevät ulkona olemisen kylmäksi, kadulla kulkemisen vaaralliseksi, aiheuttavat vaurioita kylmänaroille kasveille ja lisäävät energiankulutusta. Toisaalta tuulet ovat sikäli hyödyksi, että ne tuulettavat pois pakokaasut ja muut ilmansaasteet.

Pihojen ja leikkikenttien viihtyisyyden kannalta suunniteltavassa PK-korttelissa on tärkeintä suojautuminen eteläisiä, lounaisia ja luode-pohjoinen tuulia vastaan. Kevyenliikenteenväylät ja linja-autopysäkit tulisi suojata etelä-lounas ja pohjoistuulia vastaan. Energian säästämiseksi rakennusten julkisivuja tulisi suojata erityisesti pohjoisesta ja luoteesta kohdistuvilta viimoilta.

5

KUVA VANTAAN LENTOKENTÄN GRADIENTTITUULI ERI VUODENAIKOINA.

6

RAKENNETTUJEN ALUEIDEN MIKROILMASTON LAADUN KRITEERIT

Ihmisen kokemaa tuulisuutta on tutkittu kokeellisesti useissa maissa, ja näiden selvitysten perusteella on laadittu tuulisuuden raja-arvoja jalankulun ja erilaisten ulkotoimintojen kannalta. Alla olevassa taulukossa on esitetty mikroilmaston laatukriteerit, jotka on useiden tutkimusten perusteella sovellettu Skandinavian ilmasto-olosuhteisiin (taulukko I).

Useilla tuulensuunnilla vapaan ilmavirtauksen keskinopeus Leinelässä ylittää 4 tai peräti 5 m sekunnissa. Eräissä katutiloissa ja korkeiden rakennusten ympärillä on odotettavissa jopa 7 - 8 m sekunnissa keskinopeuksia ja myrskyjen aikaan vaarallisia puuskia, jotka aiheuttavat henkilövahinkojen riskin. Tällaiset nopeudet edellyttävät tutkimusten ja em. kriteerien mukaan erityisiä suojaustoimenpiteitä, jotka tässä tapauksessa voidaan tehdä rakennussuunnittelun yhteydessä.

TAULUKKO I

ULKOALUEIDEN TUULISUUSKRITEERIT

ULKOALUEIDEN TUULISUUSKRITEERIT AJALLISENA VALLITSEVUUTENA (%) JA KOETTUNA TUULENNOPEUTENA. KRITEERIT PÄTEVÄT SEKÄ KENTTÄ- ETTÄ TUULITUNNELIMITTAUKSIEN TULOKSIIN.

VAIHTOEHTOISET RAJA-ARVOT

SEN AJANJAKSON TUULEN OSUUS VUODESTA, VUOTUINEN JOLLOIN TUULEN- KESKIARVO NOPEUTTA 5 M/S M/S, JOTA EI EI SAA YLITTÄÄ SAA YLITTÄÄ ULKOALUEET

Kävely- ja pyörätiet - 50 % 5 henkilövahinkojen riski

Lyhyen oleskelun ulkotila, 20 % 3 esim. tori, bussipysäkki - raja hyväksyttäville olosuhteille

Pitkäaikaisen ulkona olemisen 0,5 % 1,5 alue, esim. oleskelu- ja leikkipaikat - tavoitteellinen olosuhteiden raja

(Klimaplanering wind, Glaumann 1980, suom. KK)

Leinelässä ylittävät erityisesti kaakko-lounas sektorin ja keväisin pohjoiset tuulet yllä esitetyt keskiarvot. Niiden vaikutus on suurimmillaan liikennealueilla, sekä kaakko-etelä- ja pohjoistuulen myös suunniteltavassa PK-korttelissa.

Taulukossa II on Kuismasen väitöskirjassa kehitetty tarkempi eri toimintaluokkiin perustuva keskituulisuuskriteeristö, jota voidaan soveltaa sekä kaavoituksessa että tarkemmassa ympäristö-suunnittelussa.

7

TAULUKKO II

HYVÄKSYTTÄVÄN VUOTUISEN TUULEN KESKINOPEUDEN RAJA-ARVOT (M/S) JALANKULKIJAN ERI ULKOTOIMINTOJEN LUOKILLE.

PAC KYLMÄ JA LAUHKEA ILMASTO HYVÄ SIEDETTÄVÄ

A 1.5 m/s 2.0 m/s B 3.0 3.5 C 4.0 4.5 D 4.5 5.0

A ISTUMINEN. Katukahvila, terassi, allasalue, lastentarhan piha. B SEISOMINEN. Bussipysäkki, pelikenttä, kävelykatu, koulun piha. C KÄVELY. Kävelyreitit, rakennusten sisäänkäynnit. D REIPAS KÄVELY. Kevyenliikenteenväylät, paikoitusalueet.

PAC, pedestrian activity category = jalankulkijan toiminnan luokka.

(Kuismanen 2008)

ILMASTONMUUTOS JA SEN VAIKUTUS VANTAALLA

Alueellisen ilmastomallin simuloinnin perusteella Vantaan ilmastossa tulee tapahtumaan useita muutoksia:

- lämpötilat tulevat nousemaan - tuulisuus ja myrskyt lisääntyvät - vesisateet lisääntyvät - lumimäärät vähenevät, mutta lumimyrskyt voivat olla ankaria, ja kerralla satavat lumimäärät kasvavat - meri ja muut vesistöt ovat jäässä vain lyhyen ajan; kosteus lisääntyy.

Lämpötilan nousu tulee vähentämään kylmyydestä johtuvaa lämmönkulutusta, mutta kasvava tuulisuus toisaalta lisää rakennusten jäähtymistä. Koska suunnittelualueella tuulen jäähdyttävä voima on merkittävä, ei energiansäästötoimenpiteistä voida tinkiä. Nousevat lämpötilat lisäävät sisätilojen ylilämpenemisen vaaraa, ja edellyttävät suojausta sekä pahemmissa tapauksissa viilennystä tai jäähdytystä.

Maksimituulennopeuksien kasvaminen 15 prosentilla rasittaa sekä rakennuksia että vaikeuttaa kevytliikennettä. Kattorakenteisin, julkisivuihin, katoksiin ja parvekelasituksiin tulee kohdistumaan nykyistä suurempia tuulikuormia. Tuuli ja sade yhdessä kuormittavat entistä pahemmin julkisivuja ja kattorakenteita, sekä lisäävät korroosiota.

Sateiden ja erityisesti rankkasateiden lisääntyminen on huomioitava imeytyskenttien ja sadevesiviemäreiden mitoituksessa.

Meren pysyminen sulana lähes läpi vuoden, yhdessä tuulen lisääntymisen kanssa, pidentää kosteaa tuulista välivuodenaikaa. Kosteuden lisääntyminen nollalämpötilan molemmin puolin lisää liukkautta.

8

3 TEHTYJEN SUUNNITELMIEN ANALYYSI

Suunniteltu uusi päiväkoti ja ulkoilupiha sijoittuvat jo kaavoitettujen kortteleiden, Kukkukallion puiston ja liikennealueiden väliseen vyöhykkeeseen, johon tuulet pääsevät suhteellisen voimakkaina kaakko-etelä-lounas sektorilta ja luoteesta. Suunnittelualueen eteläpuolisella avoimella torialueella tuulennopeus pääsee nousemaan huomattavan korkeaksi, ja korkea torni tuo vielä turbulenssia virtaukseen. Lounaispuolen kortteleissa on tuulikanavia, jotka ohjaavat voimakkaita ilmavirtauksia tontille. Myös luoteistuulella kohdistuu suunnittelualueille voimakkaita ilmavirtauksia. Idän ja lännen puolella naapurikorttelit suojaavat suunniteltavaa uutta rakentamista suorilta tuulilta.

Myös katutaso on melko tuulinen kaikilla edellä mainituilla tuulensuunnilla. Rakennuksen nurkkiin syntyy pyörteisiä ilmavirtauksia, ja erityisesti päiväkodin ja kerhotalon väliin muodostuu etelätuulella vaarallisen voimakas tuulikanava. Alla oleva kaavio kuvaa ilmavirtauksen voimistumista rakennusten välisessä aukossa.

KUVA. BERNOLLIN YHTÄLÖ KUVAA SITÄ, MITEN SUPPENEVASSA TILASSA PÄIVÄKODIN JA KERHOTALON VÄLISSÄ TUULEN NOPEUS KASVAA (GLAUMANN, IBID).

Päiväkodin pihalla ja kadunpuoleisella portilla tuulisuus on ilman erityistoimenpiteitä ongelmallinen, mutta nämä voidaan rakennus- ja ympäristösuunnittelun keinoin saada tyydyttävälle tasolle. Rakennus-suunnittelussa tulee kiinnittää huomiota seuraavissa analyysikuvissa esitettyihin tuulisiin kohtiin. Luvussa 4 on esitetty jatkosuunnittelussa mahdollisia toimenpiteitä.

Nykyiseen tilanteeseen verrattuna uusi rakentaminen aiheuttaa aina muutoksia. Pääliikenneväylät ovat tuuliset joka tapauksessa, eikä rakentaminen oleellisesti muuta niiden olosuhteita. Esitetyssä muodossaan korkea torni ja tuulikanavat nostavat ilmavirtauksen nopeuksia huomattavasti lähiympäristössään ja ympäröivillä ulkoalueilla, ellei ehdotettuja suojaustoimenpiteitä tehdä.

Oikein suunniteltuna uusi rakentaminen parhaimmillaan vähentää tuulisuutta suunnittelualueen eri puolilla.

9

KUVA. YMPÄRISTÖÄÄN KORKEAMMAN RAKENNUKSEN VAIKUTUS SUHTEELLISEEN TUULISUUTEEN 2 M KORKEUDELLA. PYSTYAKSELILLA ILMOITETAAN RAKENNUKSEN KORKEUS YLI YMPÄRISTÖNSÄ. LUVUT ALHAALLA ILMAISEVAT KERTOIMEN PALJONKO RAKENNUS LISÄÄ TUULEN SUHTEELLISTA NOPEUTTA. YLEENSÄ RAKENNUKSET SIJOITTUVAT RASTEROIDULLE ALUEELLE. (GLAUMANN, IBID).

Seuraavilla sivuilla olevissa kaaviokuvissa on esitetty suunnittelualueen tuulisuus suunnittelualueella vallitsevien etelä-, lounais- ja luoteistuulten aikana. Tuulensuunta on merkitty isolla nuolella, tärkeimmät maanpinnan tuulet pienillä tuulilla ja turbulenssit kierteisellä kuviolla. Nuolen pituus on summittaisesti suhteessa ilmavirtauksen nopeuteen; pidempi nuoli tarkoittaa kovempaa virtausnopeutta.

10

KUVA. ETELÄTUULI. VE AAUKIO JA TORNIN YMPÄRISTÖ OVAT HYVIN TUULISIA, JA NIIDEN TUNTUMASSA ESIINTYY VOIMAKKAITA ALASPÄIN SUUNTAUTUVIA PYÖRTEISIÄ VIRTAUKSIA. TÄMÄ PYÖRTEINEN ILMAVIRTAUS KOHDISTUU PÄIVÄKODIN PORTILLE JA SITÄ KAUTTA PIHALLE. PISIMPIEN NUOLTEN OSOITTAMISSA KOHDISSA ILMAN VIRTAUSNOPEUTTA VOIDAAN PITÄÄ HÄIRITSEVÄNÄ TAI VAARALLISENA ILMAN TOIMENPITEITÄ. ILMAVIRTAUS ON SEN VERRAN EPÄVAKAA JA TURBULENTTINEN, ETTEI SEN KÄYTTÄMISTÄ TUULIENERGIAN TUOTANTOON VOIDA SUOSITELLA.

VOIMAKAS TUULI.

PYÖRTEINEN TUULI.

Tuulikaaviossa olevien numeroiden selitykset:

1) Tuulikanava. Tuulinen katutila tuo voimakkaan ilmavirtauksen kohti suunnittelualuetta. 2) Puurivi. Harvahko lehtipuurivi yleensä lisää kesätuulta katutasossa. 3) Tuulensuoja. Matalampi rakennusosa suojaa piha-aluetta, vaikka ylempänä tulee. 4) Jälkivirtaus. Ilmavirtaus voi laskeutua pihatasoon, ellei sitä estetä. 5) Tuulinen sisäänkäynti. Tuuli voi hankaloittaa ovien aukaisemista.

11

KUVA. ETELÄTUULI. VE DAUKIO JA TORNIN YMPÄRISTÖ OVAT HYVIN TUULISIA, JA NIIDEN TUNTUMASSA ESIINTYY VOIMAKKAITA ALASPÄIN SUUNTAUTUVIA PYÖRTEISIÄ VIRTAUKSIA. TÄMÄ PYÖRTEINEN ILMAVIRTAUS KOHDISTUU PÄIVÄKODIN PORTILLE JA SITÄ KAUTTA PIHALLE. 2-KERROKSISEN MASSAN TAAKSE MUODOSTUU JONKIN VERRAN TURBULENSSIA PIHAN PUOLELLE. PISIMPIEN NUOLTEN OSOITTAMISSA KOHDISSA ILMAN VIRTAUSNOPEUTTA VOIDAAN PITÄÄ HÄIRITSEVÄNÄ TAI VAARALLISENA ILMAN TOIMENPITEITÄ.

VOIMAKAS TUULI.

PYÖRTEINEN TUULI.

Tuulikaaviossa olevien numeroiden selitykset:

1) Tuulikanava. Tuulinen katutila tuo voimakkaan ilmavirtauksen kohti suunnittelualuetta. 2) Puurivi. Harvahko lehtipuurivi yleensä lisää kesätuulta katutasossa. 3) Tuulensuoja. Matalampi rakennusosa suojaa piha-aluetta, vaikka ylempänä tulee. 4) Jälkivirtaus. Ilmavirtaus voi laskeutua pihatasoon, ellei sitä estetä. 5) Tuulinen sisäänkäynti. Tuuli voi hankaloittaa ovien aukaisemista.

12

KUVA. LOUNATUULI. VE AASUINKORTTELEIDEN VÄLINEN LIIKENNEALUE ON HYVIN TUULINEN. PÄIVÄKODIN JA KERHORAKENNUKSEN VÄLISSÄ ILMAVIRTAUKSEN NOPEUS ON SUURI. PISIMPIEN NUOLTEN OSOITTAMISSA KOHDISSA ILMAN VIRTAUSNOPEUTTA VOIDAAN PITÄÄ HÄIRITSEVÄNÄ ILMAN TOIMENPITEITÄ.

VOIMAKAS TUULI.

PYÖRTEINEN TUULI.

Tuulikaaviossa olevien numeroiden selitykset:

1) Tuulikanava. Tuulinen katutila tuo voimakkaan ilmavirtauksen kohti päiväkotia. 2) Puurivi. Harvahko lehtipuurivi yleensä lisää kesätuulta katutasossa. 3) Tuulensuoja. Matalampi rakennusosa suojaa piha-aluetta, vaikka ylempänä tulee. 4) Jälkivirtaus. Ilmavirtaus voi laskeutua pihatasoon, ellei sitä estetä. 5) Tuulinen sisäänkäynti. Tuuli voi hankaloittaa ovien aukaisemista. 6) Osittainen suoja. Tiheärakenteinen rakennusstruktuuri suojaa lounaistuulelta kohtuullisesti,

huolimatta paikallisista tuulikanavista.

13

KUVA. LOUNATUULI. VE DASUINKORTTELEIDEN VÄLINEN LIIKENNEALUE ON HYVIN TUULINEN. KEITTIÖN SISÄÄNKÄYNNIN OVI ON TUULELLE ALTIS, SAMOIN NURKKIEN YMPÄRISTÖT. KOHTUULLISIA VIRTAUKSIA ESIINTYY MYÖS PIHA-ALUEELLA, ELLEI RAKENNUKSEN AIHEUTTAMAA SUOJANPUOLEN TURBULENSSIA SAADA VAIMENNETTUA. PISIMPIEN NUOLTEN OSOITTAMISSA KOHDISSA ILMAN VIRTAUSNOPEUTTA VOIDAAN PITÄÄ HÄIRITSEVÄNÄ ILMAN TOIMENPITEITÄ.

VOIMAKAS TUULI.

PYÖRTEINEN TUULI.

Tuulikaaviossa olevien numeroiden selitykset:

1) Tuulikanava. Tuulinen katutila tuo voimakkaan ilmavirtauksen kohti päiväkotia. 2) Puurivi. Harvahko lehtipuurivi yleensä lisää kesätuulta katutasossa. 3) Tuulensuoja. Matalampi rakennusosa suojaa piha-aluetta, vaikka ylempänä tulee. 4) Jälkivirtaus. Ilmavirtaus voi laskeutua pihatasoon, ellei sitä estetä. 5) Tuulinen sisäänkäynti. Tuuli voi hankaloittaa ovien aukaisemista. 6) Osittainen suoja. Tiheärakenteinen rakennusstruktuuri suojaa lounaistuulelta kohtuullisesti,

huolimatta paikallisista tuulikanavista.

14

KUVA. LUOTEISTUULI. VE APÄIVÄKOTIIN KOHDISTUU RAKENNUSTEN VÄLISTÄ VOIMAKAS ILMAVIRTAUS. TUULEN RAKENNUSTA JÄÄHDYTTÄVÄ VAIKUTUS ON SUURI. PISIMPIEN NUOLTEN OSOITTAMISSA KOHDISSA ILMAN VIRTAUSNOPEUTTA VOIDAAN PITÄÄ HÄIRITSEVÄNÄ (ILMAN TOIMENPITEITÄ).

VOIMAKAS TUULI.

PYÖRTEINEN TUULI.

Tuulikaaviossa olevien numeroiden selitykset:

1) Tuulikanava. Tuulinen katutila tuo voimakkaan ilmavirtauksen kohti suunnittelualuetta. 2) Puurivi. Harvahko lehtipuurivi yleensä lisää kesätuulta katutasossa. 3) Tuulensuoja. Matalampi rakennusosa suojaa piha-aluetta, vaikka ylempänä tulee. 4) Jälkivirtaus. 5) Tuulinen sisäänkäynti. Tuuli voi hankaloittaa ovien aukaisemista. 6) Osittainen suoja. Tiheärakenteinen rakennusstruktuuri suojaa tuulelta kohtuullisesti, huolimatta

paikallisista tuulikanavista.

15

KUVA. LUOTEISTUULI. VE DPÄIVÄKOTIIN KOHDISTUU RAKENNUSTEN VÄLISTÄ VOIMAKAS ILMAVIRTAUS. TUULEN RAKENNUSTA JÄÄHDYTTÄVÄ VAIKUTUS ON SUURI. PIHA MUODOSTUU TUULISEKSI. PISIMPIEN NUOLTEN OSOITTAMISSA KOHDISSA ILMAN VIRTAUSNOPEUTTA VOIDAAN PITÄÄ HÄIRITSEVÄNÄ ILMAN TOIMENPITEITÄ. ILMAVIRTAUS ON SEN VERRAN EPÄVAKAA JA TURBULENTTINEN, ETTEI SEN KÄYTTÄMISTÄ TUULIENERGIAN TUOTANTOON VOIDA SUOSITELLA.

VOIMAKAS TUULI.

PYÖRTEINEN TUULI.

Tuulikaaviossa olevien numeroiden selitykset:

1) Tuulikanava. Tuulinen katutila tuo voimakkaan ilmavirtauksen kohti suunnittelualuetta. 2) Puurivi. Harvahko lehtipuurivi yleensä lisää kesätuulta katutasossa. 3) Tuulensuoja. Matalampi rakennusosa suojaa piha-aluetta, vaikka ylempänä tulee. 4) Jälkivirtaus. 5) Tuulinen sisäänkäynti. Tuuli voi hankaloittaa ovien aukaisemista. 6) Osittainen suoja. Tiheärakenteinen rakennusstruktuuri suojaa tuulelta kohtuullisesti, huolimatta

paikallisista tuulikanavista.

16

KUVA EHDOTUKSIA TUULENSUOJIKSI. VE ATUULENSUOJAISTUTUKSET MERKITTY SUMMITTAISESTI (VIHREÄ). NIIDEN LÄPI VOIDAAN JOHTAA KULKUREITTEJÄ.TUULENSUOJARAKENTEET VOIVAT OLLA RAKENNUKSIA, SÄLEIKKÖJÄ TAI AITOJA. NIIDEN LÄPI VOIDAAN JOHTAA KULKUVÄYLIÄ.

17

KUVA EHDOTUKSIA TUULENSUOJIKSI. VE DTUULENSUOJAISTUTUKSET MERKITTY SUMMITTAISESTI (VIHREÄ). NIIDEN LÄPI VOIDAAN JOHTAA KULKUREITTEJÄ.TUULENSUOJARAKENTEET VOIVAT OLLA RAKENNUKSIA, SÄLEIKKÖJÄ TAI AITOJA. NIIDEN LÄPI VOIDAAN JOHTAA KULKUVÄYLIÄ.

18

AURINKOISUUS

KUVA. AURINKOISUUS 21. JOULUKUUTA, TALVIPÄIVÄNSEISAUS. KOKO TONTTI ON KÄYTÄNNÖLLISESTI KATSOEN VARJOSSA KOKO PÄIVÄN, EIKÄ MITÄÄN MAHDOLLISUUTTA AURINKOENERGIAN AKTIIVISEEN TAI PASSIIVISEEN HYÖDYNTÄMISEEN OLE

19

KUVA. AURINKOISUUS 21. MAALISKUUTA JA SYYSKUUTA, TASAUSPÄIVÄ.

TASAUSPÄIVINÄ TONTTI ON SUHTEELLISEN PITKÄÄN AURINKOINEN, MUTTA RAKENNUKSEN ETELÄJULKISIVULLE KOHDISTUU VARJOJA. AURINKOENERGIAA SAADAAN HYVIN KATOILLE SIJOITETTAVILLA KERÄÄJILLÄ TAI PANEELEILLA. ETELÄJULKISIVU ON VARJOSSA AAMUPÄIVÄSTÄ ALKAEN, MIKÄ ESTÄÄ SEN KÄYTTÄMISEN AURINKOENERGIAN HANKINNASSA..

20

KUVA. AURINKOISUUS 21. KESÄKUUTA, KESÄPÄIVÄNSEISAUS.

KESKIKESÄLLÄ TONTTI ON PITKÄÄN AURINKOINEN, MUTTA RAKENNUKSEN ETELÄJULKISIVULLE KOHDISTUU TUOLLOINKIN ILTAPÄIVÄLLÄ VARJOJA. AURINKOENERGIAA SAADAAN HYVIN KATOILLE SIJOITETTAVILLA KERÄÄJILLÄ TAI PANEELEILLA. ETELÄJULKISIVU ON VARJOSSA ILTAPÄIVÄLLÄ, MIKÄ TEKEE AURINKOENERGIAN KERÄÄMISEN JULKISIVUSSA EPÄTALOUDELLISEKSI..

21

4 SUUNNITTELUOHJEITA

ALUETASO

Ympäristön mikroilmastolliset päälinjat määräytyvät Leinelän valmiiksi kaavoitetun ympäristön mukaan, eikä niiden muuttamiseen mikroilmastollisista syistä ole mahdollisuutta. Ympäristön struktuureista johtuen alueelle kohdistuu useita tuulikanavia, jotka toisaalta huonontavat mikroilmastoa, mutta toisaalta tuulettavat liikenteen päästöt pois.

Aluetasolla ei mikroilmastolle tai ilmaston muutoksen tuomille ongelmille voida tässä tapauksessa enää tehdä mitään.

LEINELÄN KORTTELITASO

Tuulisuutta ajatellen katualueet, pihat, rakennukset, rakennelmat ja istutukset muodostavat yhdessä toimivan kokonaisuuden. Erilaisia toimenpiteitä yhdistelemällä tuulisuutta voidaan vähentää tai tarvittaessa myös lisätä. Osa suunnitelluista julkisista aukioista ja jalankulkualueista on hyvin tuulisia, mutta myös niillä tuulienergiaa voidaan sitoa sopivilla rakenteilla ja istutuksilla.

Suunniteltu torni aiheuttaa voimakkaita ilmavirtauksia ja turbulensseja, ja ilman toimenpiteitä huonontavat jalankulun olosuhteita huomattavasti. Osa liiketilojen sisäänkäynneistä tulee ilman toimenpiteitä tuulisella ilmalla olemaan vaikeakäyttöisiä lapsille ja senioreille. Korkeille rakennuksille voidaan tehdä rakennussuunnittelun yhteydessä seuraavassa luvussa ehdotettuja lisärakenteita.

Katutasolla voidaan ilmavirtauksia vaimentaa huomattavasti sulkemalla avoimia kenttiä ja rakentamalla suhteellisen tiheää tasakorkeaa piharakenteiden ja kadunkalusteiden struktuuria, jota täydennetään istutuksin ja aidoin. Huomiota tulee kiinnittää erityisesti niihin kohtiin, joissa tuulikaavioihin on piirretty pitkiä nuolia tai turbulenssin merkkejä.

Matalampi yhtenäinen korttelirakenne on mikroilmastoltaan huomattavasti parempi, vaikka sielläkin rakennusten väliin jätetyt aukot ja pitkä paikoitusalue muodostavat paikallisia tuulikanavia. Nämä kanavat ovat kuitenkin suhteellisen helposti suljettavissa 1-kerroksisilla rakennusosilla tai aidoilla sekä tiiviillä istutuksilla.

Päiväkodin ja leikkialueen tuulensuojaus edellyttää erityistoimia. Leikkipaikoille asetetaan monipuolisia vaatimuksia:

- suojattu tuulilta, melulta ja liikenteeltä - aurinkoisuus; auringon paistettava yli viisi tuntia tasauspäivänä - myös varjoisia paikkoja tulee löytyä - vaihtelevia istutuksia ja materiaaleja; kiviä, hiekkaa, vettä, kasveja jne. - vältettävä kylmiä maalajeja tai materiaaleja alustana.

LEINELÄN 2. PÄIVÄKOTI

1-kerroksinen vaihtoehto

Kaavan esittämällä sijoittelulla 1-kerroksinen lastentarha suojaa suhteellisen hyvin piha-alueita, eikä sen suojanpuolelle muodostu turbulenttista jälkipyörrettä. Rakennus heittää varsinkin iltapäivällä pihamaalle varjon, joka suuren osan vuotta on suhteellisen lyhyt.

Pääosa rakennukseen kohdistuvista voimakkaista ilmavirtauksista tulee ympäröiviltä alueilta, ja niitä vastaan voidaan rakentaa suojaseinämiä ja –säleikköjä, piharakennuksia sekä istuttaa kasvillisuutta.

22

Istutuksilla, pienillä piharakennuksilla ja julkisivujen muotoilulla voidaan tuuliolosuhteita myös parantaa:

- julkisivusta ulkonevat rakennusosat vähentävät ilmavirtauksia, samoin rakennuksen viereiset kasvit, köynnössäleiköt, suojasäleiköt, katokset yms.

- korkeiden rakennusten yhteyteen tehty matalampi laajempi rakennusosa (baasis) estää julkisivua alaspäin suuntautuvia virtauksia

- aerodynaamisesti oikein muotoiltu räystäs vähentää turbulensseja.

Päiväkodin ja kerhotalon välisen aukon tuulisuutta tulisi hillitä istutuksilla ja/tai rakenteilla, kuten lipat ja 30-50 %:a läpäisevät seinämät. Näiden säleikköjen tai seinämien korkeuden tulisi olla vähintään 2-3 metriä. Suojarakenteiden läpi voidaan johtaa kevytliikenteen väylä, joiden mitoitus tulisi kuitenkin olla intiimi ja suuntaus mieluummin polveileva kuin suora.

Räystäiden, kattojen, julkisivujen ja lasitusten kestävyyttä viistosateita, tuulikuormia ja korroosiota vastaan on parannettava nykyisiin normeihin ja käytäntöihin verrattuna. Huoltokirjaan on syytä kirjata julkisivujen, parvekkeiden, kattojen ja piharakenteiden tarkastusmenettely.

2-kerroksinen vaihtoehto

Myös 2-kerroksinen lastentarha suojaa piha-alueita tuulilta, mutta sen suojanpuolelle muodostu ilman toimenpiteitä helposti turbulenttista jälkipyörteitä. Rakennus heittää varsinkin iltapäivällä pihamaalle varjon, joka suuren osan vuotta peittää kohtuullisen suuren alueen pihasta.

Kuitenkin pääosa rakennukseen kohdistuvista voimakkaista ilmavirtauksista tulee ympäröiviltä alueilta, ja niitä vastaan voidaan rakentaa suojaseinämiä ja –säleikköjä, piharakennuksia sekä istuttaa kasvillisuutta. Säleikköjen tai seinämien korkeuden tulisi olla vähintään 2-3 metriä ja läpäisevyys mielellään 30-50 %:a..

Istutuksilla, pienillä piharakennuksilla ja julkisivujen muotoilulla voidaan tuuliolosuhteita myös parantaa:

- julkisivusta ulkonevat lipat, pergolat, parvekkeet ja luhtikäytävät vähentävät alas suuntautuvia ilmavirtauksia (pohjoistuuli) ja jälkipyörrettä (etelä – länsituuli)

- jälkipyörrettä voidaan torjua myös räystään tai lipan aerodynaamisella muotoilulla - julkisivusta ulkonevat rakennusosat vähentävät ilmavirtauksia, samoin rakennuksen viereiset kasvit,

köynnössäleiköt, suojasäleiköt, katokset yms. - korkeamman rakennusmassan nurkan ympäri kulkevaa ilmavirtausta voidaan vaimentaa

matalammalla rakennusosalla tai puoliläpäisevällä säleiköllä - aerodynaamisesti oikein muotoiltu räystäs vähentää turbulensseja.

Päiväkodin ja kerhotalon välisen aukon tuulisuutta tulisi hillitä istutuksilla ja/tai rakenteilla, kuten lipat ja 30-50 %:a läpäisevät seinämät. Näiden säleikköjen tai seinämien korkeuden tulisi olla vähintään 2-3 metriä. Suojarakenteiden läpi voidaan johtaa kevytliikenteen väylä, joiden mitoitus tulisi kuitenkin olla intiimi ja suuntaus mieluummin polveileva kuin suora.

Räystäiden, kattojen, julkisivujen ja lasitusten kestävyyttä viistosateita, tuulikuormia ja korroosiota vastaan on parannettava nykyisiin normeihin ja käytäntöihin verrattuna. Huoltokirjaan on syytä kirjata julkisivujen, parvekkeiden, kattojen ja piharakenteiden tarkastusmenettely.

Rakennuksen vyöhykkeisyys

Tuulen jäähdyttävää vaikutusta voidaan vähentää suunnittelemalla rakennus muodostumaan vyöhykkeistä rakennuspaikan tuuli- ja valaisuolosuhteiden mukaisesti. Pohjoiseen ja tuulisiin ilmansuuntiin päin tehdään suojavyöhykkeet kylmistä taloustiloista, luhtikäytävistä, parvekkeista, säleiköistä jne. Eteläpuolelle voidaan suunnitella ilmastovyöhyke, joka hyödyntää aurinkoa talvisin, mutta torjuu auringon säteilyä kesäisin. Mikäli kyseessä on kaksoisjulkisivu, voidaan se suunnitella toimimaan luonnonmukaisesti olosuhteiden mukaisesti eri vuodenaikoina.

23

VIHERSUUNNITTELU

Monissa kohdissa on oikein tehty vihersuunnittelu hyvä keino aktiivisesti parantaa mikroilmastoa. Tehokkaimmat tuulensuojat syntyvät kolmitasoisista istutuksista (kuva).

Aluetasolla tuulisuudeltaan ongelmallisia ovat avoimet liikennetilat, joiden ilmavirtauksia voidaan hillitä istutuksilla. Suomessa tavallisilla harvahkoilla lehtipuukujilla ei kuitenkaan ole juuri vaikutusta tuulisuuteen, vaan päinvastoin, tuuhea latvusto voi ohjata ilmavirtauksen paljaan rungon kohdalle maantasoon.

Myös päiväkodin pohjoispuolinen paikoitus- ja saattoliikenteenalue muodostuu ilman toimenpiteitä tuuliseksi. Tässä tapauksessa istutukset ovat ainoa keino maanpinnan suuntaisia virtauksia vastaan, ja paras tulos saadaan kolmikerroksisilla suojaistutuksilla. Rakennuksen julkisivuja pitkin laskeutuvat turbulenssit voidaan torjua rakenteellisin keinoin, ks. edellinen luku.

Pihoilla tuulisuus on hallittavissa voimakkaiden oikein muotoiltujen istutusmassojen avulla. Istutusten tehoa voidaan lisätä maaston muotoilulla ja säleiköillä. Aidat eivät saisi olla täysin umpinaisia, jottei niiden taakse muodostuisi voimakasta jälkipyörrettä. Paras läpäisevyysprosentti aidoille olisi noin 20-40 %:a.

Kasvillisuutta voidaan myös käyttää liikennealueiden ilman epäpuhtauksien suodattamiseen.

KUVA. KOLMIKERROKSISTEN TUULENSUOJAISTUTUSTEN PERIAATE.

ISTUTUSTEN PERIAATE: - MAANTASOSSA 0,5-1,5 M KORKEAT TIHEÄT PENSAIKOT - VÄLITASOSSA 1,5-3 M KORKEAT PENSAAT JA PUUT, JOTKA OVAT LÄPÄISEVYYDELTÄÄN 30-50 %:A - YLÄTASOSSA PUUSTO; LÄPÄISEVYYDELTÄÄN YLI 50 %:A.

ERIKORKUISET ISTUTUKSET SEKOITETTUINA ANTAVAT PARHAAN SUOJAN TUULTA VASTAAN. HAVUPUUT SUOJAAVAT TALVELLA PARHAITEN. VARSINKIN ALKUVUOSINA ISTUTUKSIA ON HYVÄ TÄYDENTÄÄ TUULENSUOJASÄLEIKÖIN (LÄPÄISY 30%-60%). IKIVIHREITÄ KASVEJA TULISI SUOSIA.

24

5 SUOSITUKSET

TUULITESTAUKSEN KÄYTTÄMINEN LEINELÄN ALUEELLA

Tämä raportti käsittää kaavatason mikroilmastoanalyysin tekemisen ja kokemukseen perustuvat suunnitteluohjeet Leinelän 2. päiväkodille ja sen ympäristölle. Leinelän alueen olosuhteissa riittää tämän selvityksen tarkkuus. Mikäli halutaan suurempi varmuus tulevien kortteleiden mikroilmaston hyvästä laadusta ja tuulen käyttäytymisestä rakennusosissa, olisi rakennussuunnitteluvaiheessa tehtävä pienoismalli, joka testataan tuulitunnelissa tai CASE tuulitestauslaitteella.

Analysoidut tuulennopeudet ovat sellaiset, ettei koko alueen tuulitunnelitestausta rakennussuunnittelun yhteydessä voida pitää välttämättömänä, mikäli tässä raportissa annettuja ohjeita noudatetaan. Testauksen perusteella voitaisiin kuitenkin antaa tarkempia suosituksia rakennusten ja niiden yksityiskohtien kehittämiseksi. Varsinkin Primaveran tornien ja sen ympäristön pienoismallin tuulitestausta rakennussuunnittelu-vaiheessa suositellaan voimakkaasti (vrt. taulukon II suositukset).

TAULUKKO II

TUULEN KESKINOPEUDEN LUONNEHDINTA JA TARVITTAVAT SUUNNITTELUTOIMENPITEET.

KESKINOPEUS 2 M TUULISUUDEN SUUNNITTELU- KORKEUDESSA M/S LUONNEHDINTA TOIMENPITEITÄ

yli 5,5 Hyvin tuulinen Rakennukset ja alueet vaativat suojaamista. Tuulitunnelitestausta voidaan edellyttää

4,0 - 5,5 Tuulinen Oleskelu- ja kevyen- liikenteen väylät sijoiteltava suojaan ja varustettava tuulen suojauksella

2,5 - 4,0 Hieman tuulinen Pihat ja parvekkeet tarvitsevat suojausta

alle 2,5 Suojaisa Tuuli ei ole ongelma, ja suojausta tarvitaan vain joissain erikois- tapauksissa

(Glaumann 1980, ibid, suom. KK)

Leinelän 2. päiväkoti

Hyvien leikkimisolosuhteiden turvaamiseksi on rakennuksen ja pihojen suunnittelussa noudatettava edellisen luvun ohjeita. Tulen julkisivuja jäähdyttävän vaikutuksen vähentäminen puolestaan, mm. VTT:n tutkimusten mukaan, osaltaan vähentää energiankulutusta, vaikka tuon energiansäästön todentaminen laskennallisesti onkin hankalaa.

25

Erillisen tuulitestauksen tai tuulitunnelikokeiden tarvetta ei päiväkodin ja sen piha-alueiden suunnittelussa tarvita.

Leinelä, Primavera aukio

Leinelässä tuulennopeudet ylittävät Primaveran aukiolla kynnyksen, jonka jälkeen tutkimusten mukaan olisi kaava- ja rakennussuunnittelua tehtäessä suoritettava mikroilmastoanalyysit ja käytettävä tuulitestausta (taulukko II). Keskinopeudet vaihtelevat 4 – 5,5 m/s välillä. Paikallisesti esiintyy suurempiakin nopeuksia korkeiden rakennusten ympäristössä.

Oulussa 17.6.2014

Kimmo KuismanenTkT, arkkitehti-SAFA

1

Liite 5b. Leinelän II päiväkodin rakennuspaikan tuulisimulaatio

Finnmap Consulting Oy, Albert Andersson 2.7.2014.

Tuloksissa (kuvat 4 27) päiväkoti on merkitty magentan värisenä ja tuulen liikesuunta sinisellä nuolella.

Laskennan tulokset mitoitustuulennopeus 5,89 m/s

Tuulensuunta 0 (pohjoistuuli)

Kuva 1: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 0)

Tuulensuunta 30

Kuva 2: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 30)

2

Liite 5b

Tuulensuunta 60

Kuva 3: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 60)

Tuulensuunta 90 (Itätuuli)

Kuva 4: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 90)

3

Liite 5b

Tuulensuunta 120

Kuva 5: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 120)

Tuulensuunta 150

Kuva 6: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 150)

4

Liite 5b

Tuulensuunta 180 (Etelätuuli)

Kuva 7: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 180)

Tuulensuunta 210

Kuva 8: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 210)

5

Liite 5b

Tuulensuunta 240

Kuva 9: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 240)

Tuulensuunta 270 (Länsituuli)

Kuva 10: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 270)

6

Liite 5b

Tuulensuunta 300

Kuva 11: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 300)

Tuulensuunta 330

Kuva 12: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 330)

7

Liite 5c

Laskennan tulokset mitoitustuulennopeus 10 m/s

Tuulensuunta 0 (pohjoistuuli)

Kuva 13: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 0)

Tuulensuunta 30

Kuva 14: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 30)

8

Liite 5c

Tuulensuunta 60

Kuva 15: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 60)

Tuulensuunta 90 (Itätuuli)

Kuva 16: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 90)

9

Liite 5c

Tuulensuunta 120

Kuva 17: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 60)

Tuulensuunta 150

Kuva 18: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 150)

10

Liite 5c

Tuulensuunta 180 (Etelätuuli)

Kuva 19: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 180)

Tuulensuunta 210

Kuva 20: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 210)

11

Liite 5c

Tuulensuunta 240

Kuva 21: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 240)

Tuulensuunta 270 (Länsituuli)

Kuva 22: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 270)

12

Liite 5c

Tuulensuunta 300

Kuva 23: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 300)

Tuulensuunta 330

Kuva 24: Tuulennopeus 1,5 m maanpinnasta (suunta 330)

Photovoltaic Geographical Information SystemEuropean Commission Joint Research Centre

Ispra, Italy

Performance of Grid-connected PV

PVGIS estimates of solar electricity generationLocation: 60°19'29" North, 25°2'14" East, Elevation: 30 m a.s.l.,Solar radiation database used: PVGIS-classic

Nominal power of the PV system: 1.0 kW (crystalline silicon)Estimated losses due to temperature and low irradiance: 12.0% (using local ambient temperature)Estimated loss due to angular reflectance effects: 3.1%Other losses (cables, inverter etc.): 14.0%Combined PV system losses: 26.7%

Fixed system: inclination=39 deg.,

orientation=24 deg. (Optimum at given

orientation)

Month Ed Em Hd Hm

Jan 0.45 13.9 0.53 16.5Feb 1.45 40.7 1.77 49.6Mar 2.31 71.6 2.94 91.0Apr 3.40 102 4.56 137May 3.99 124 5.57 173Jun 3.91 117 5.62 169Jul 3.89 121 5.65 175Aug 3.00 93.1 4.28 133Sep 2.07 62.1 2.81 84.3Oct 1.18 36.4 1.51 46.9Nov 0.45 13.5 0.55 16.4Dec 0.25 7.70 0.29 9.13Year 2.20 66.9 3.01 91.6Total foryear

803 1100

Ed: Average daily electricity production from the given system (kWh)

Em: Average monthly electricity production from the given system (kWh)

Hd: Average daily sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2)

Hm: Average sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2)

Page 1/2

Photovoltaic Geographical Information SystemEuropean Commission Joint Research Centre

Ispra, Italy

Monthly energy output from fixed-angle PV system Monthly in-plane irradiation for fixed angle

Outline of horizon with sun path for winter and summer solstice

PVGIS (c) European Communities, 2001-2012Reproduction is authorised, provided the source is acknowledged.http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/

Disclaimer:

The European Commission maintains this website to enhance public access to information about its initiatives and European Union policies in general. However the

Commission accepts no responsibility or liability whatsoever with regard to the information on this site.

This information is:

- of a general nature only and is not intended to address the specific circumstances of any particular individual or entity;

- not necessarily comprehensive, complete, accurate or up to date;

- not professional or legal advice (if you need specific advice, you should always consult a suitably qualified professional).

Some data or information on this site may have been created or structured in files or formats that are not error-free and we cannot guarantee that our service will not be

interrupted or otherwise affected by such problems. The Commission accepts no responsibility with regard to such problems incurred as a result of using this site or any

linked external sites.

Page 2/2

Photovoltaic Geographical Information SystemEuropean Commission Joint Research Centre

Ispra, Italy

Performance of Grid-connected PV

PVGIS estimates of solar electricity generationLocation: 60°19'29" North, 25°2'14" East, Elevation: 30 m a.s.l.,Solar radiation database used: PVGIS-classic

Nominal power of the PV system: 1.0 kW (crystalline silicon)Estimated losses due to temperature and low irradiance: 12.7% (using local ambient temperature)Estimated loss due to angular reflectance effects: 3.2%Other losses (cables, inverter etc.): 14.0%Combined PV system losses: 27.3%

Fixed system: inclination=36 deg.,

orientation=24 deg. (Optimum at given

orientation)

Month Ed Em Hd Hm

Jan 0.12 3.76 0.20 6.24Feb 1.35 37.7 1.66 46.4Mar 2.28 70.5 2.89 89.6Apr 3.39 102 4.54 136May 4.02 125 5.60 174Jun 3.95 119 5.67 170Jul 3.92 122 5.69 176Aug 3.01 93.3 4.28 133Sep 2.06 61.7 2.79 83.6Oct 1.15 35.5 1.48 45.8Nov 0.20 6.05 0.30 9.07Dec 0.04 1.20 0.10 3.11Year 2.13 64.7 2.94 89.4Total foryear

776 1070

Ed: Average daily electricity production from the given system (kWh)

Em: Average monthly electricity production from the given system (kWh)

Hd: Average daily sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2)

Hm: Average sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2)

Page 1/2

Photovoltaic Geographical Information SystemEuropean Commission Joint Research Centre

Ispra, Italy

Monthly energy output from fixed-angle PV system Monthly in-plane irradiation for fixed angle

Outline of horizon with sun path for winter and summer solstice

PVGIS (c) European Communities, 2001-2012Reproduction is authorised, provided the source is acknowledged.http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/

Disclaimer:

The European Commission maintains this website to enhance public access to information about its initiatives and European Union policies in general. However the

Commission accepts no responsibility or liability whatsoever with regard to the information on this site.

This information is:

- of a general nature only and is not intended to address the specific circumstances of any particular individual or entity;

- not necessarily comprehensive, complete, accurate or up to date;

- not professional or legal advice (if you need specific advice, you should always consult a suitably qualified professional).

Some data or information on this site may have been created or structured in files or formats that are not error-free and we cannot guarantee that our service will not be

interrupted or otherwise affected by such problems. The Commission accepts no responsibility with regard to such problems incurred as a result of using this site or any

linked external sites.

Page 2/2

Yhte

enve

to k

usta

nnus

lask

enna

sta

Lisä

kust

annu

s m

äärä

yste

n m

ukai

seen

päi

väko

tiin:

Lä

hes

nolla

nene

rgia

talo

n lis

äkus

tann

us o

ptim

oidu

lla v

aiht

oehd

olla

noi

n +6

%

Nol

laen

ergi

atal

on li

säku

stan

nus

hypo

teet

tisel

la (e

i mah

dolli

nen

ko.

rake

nnus

paik

alla

) rat

kais

ulla

noi

n +1

1 %

K

okem

uksi

a ai

emm

ista

nol

laen

ergi

atal

oist

a Jä

rven

pään

nol

laen

ergi

aker

rost

alo

Rak

enta

mis

kust

annu

kset

+15

%

Rak

ennu

ttaja

n la

skem

a op

timira

tkai

su v

uode

n kä

ytön

jälk

een

+10%

IE

A5

Aur

inko

talo

, Pie

tars

aari

(rake

nnus

vuos

i 199

4)

Rak

enta

mis

kust

annu

kset

199

4 +

25 %

R

aken

nusk

usta

nnuk

set n

ykym

äärä

yksi

in v

erra

ttuna

ja u

udel

la

aurin

kosä

hköj

ärje

stel

mäl

lä +

7 %

2

Yhte

enve

to e

linka

arik

usta

nnus

lask

enna

sta

Lähe

s no

llaen

ergi

atal

on ja

nol

laen

ergi

atal

on e

linka

arik

usta

nnuk

set

pien

emm

ät k

uin

mää

räys

ten

muk

aise

n ta

lon

alle

25

vuod

essa

Elin

kaar

ikus

tann

uksi

in v

aiku

ttaa

erity

ises

ti ko

kona

isuu

den

hallin

ta: O

ptim

i ha

etaa

n m

altil

lisilla

, kai

kkea

ene

rgia

n kä

yttö

ä ko

skev

alla

opt

imoi

nnilla

Aurin

kosä

hköj

ärje

stel

mäl

lä tu

otet

un s

ähkö

n hi

nta

25 v

uode

n kä

yttö

jaks

olla

0,

08

0,1

0 /k

Wh

LED

-val

aist

us ta

loud

ellin

en jo

10

15

vuod

essa

, mik

ä rii

ppuu

val

itust

a ra

tkai

sust

a ja

val

oläh

teid

en k

äyttö

iäst

ä

3

Elin

kaar

ikus

tann

uste

n la

sken

ta

4

Kok

onai

skus

tann

ukse

t (al

v. 0

)

5

Nyk

ymää

räyk

set

Lähe

s no

llaen

ergi

a N

olla

ener

gia

/m

2

/m2

/m

2

Rak

ennu

ttaja

n ku

stan

nuks

et

486

000

329

504

000

350

536

000

372

Rak

ennu

stek

nise

t työ

t 2

657

000

1 84

3 2

760

000

1

917

2 76

0 00

0 1

917

LVI-t

yöt

374

000

260

429

000

298

429

000

298

Säh

köty

öt

156

000

66

178

000

123

350

000

243

Eril

lisha

nkin

nat

58 0

00

40

58 0

00

40

58 0

00

40

Rak

ennu

skus

tann

ukse

t yht

. 3

731

000

2571

3

929

000

2727

4

133

000

2 87

0

Han

keva

rauk

set

481

000

325

507

000

369

533

000

370

Yhte

ensä

4

212

000

2571

4

436

000

2727

4

666

000

2 86

8

Ener

giat

ehok

kuud

en k

usta

nnus

vaik

utuk

set

Lisä

kust

annu

kset

nyk

ymää

räyk

siin

6

Nyk

ymää

räyk

set

Lähe

s no

llaen

ergi

a N

olla

ener

gia

/m

2

lisäk

ust.%

lis

äkus

t.%

Rak

ennu

ttaja

n ku

stan

nuks

et

486

000

329

504

000

4 53

6 00

0 10

Rak

ennu

stek

nise

t työ

t 2

657

000

1 84

3 2

760

000

4 2

760

000

15

LVI-t

yöt

374

000

260

429

000

15

429

000

15

Säh

köty

öt

156

000

66

178

000

14

350

000

125

Eril

lisha

nkin

nat

58 0

00

40

58 0

00

0 58

000

0

Rak

ennu

skus

tann

ukse

t yht

. 3

731

000

2571

3

929

000

6 4

133

000

11

Han

keva

rauk

set

481

000

325

507

000

4 53

3 00

0 11

Yhte

ensä

4

212

000

2571

4

436

000

6 4

666

000

11

Elin

kaar

ikus

tann

ukse

t (al

v 0)

Va

ihto

ehto

jen

elin

kaar

itark

aste

luis

sa k

äyte

tyt k

usta

nnuk

set

Nyk

ymää

räyk

set

(tapa

us 1

) Lä

hes

nolla

ener

gia

(3)

Nol

laen

ergi

a (4

a)

/m

2

/m2

/m

2

Rak

ennu

ttaja

n ku

stan

nuks

et

486

000

329

504

000

350

536

000

372

Rak

ennu

stek

nise

t työ

t 2

657

000

1 84

3 2

759

000

1

917

2 76

0 00

0 1

917

LVI-t

yöt

374

000

260

429

000

298

429

000

298

Säh

köty

öt

156

000

66

178

000

123

350

000

243

Eril

lisha

nkin

nat

58 0

00

40

58 0

00

40

58 0

00

40

Rak

ennu

skus

tann

ukse

t yht

. 3

731

000

2571

3

929

000

2727

4

133

000

2 87

0 7

Täst

ä pu

uttu

vat

Tont

tikus

tann

ukse

t A

LV

Elin

kaar

ikus

tann

ukse

t

8

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

12

34

56

78

9

Elinkaarikustannus, m

1

3

4

a

1

3

4a

1

3

4a

25 v

uotta

50

vuo

tta

100

vuot

ta

Ener

gia

Aur

inko

sähk

ön k

usta

nnuk

set

Järje

stel

män

ko

ko, m

2 Jä

rjest

elm

än

teho

, kW

A

senn

usta

pa

Hin

ta

asen

nettu

na,

Tu

otet

un s

ähkö

n hi

nta

/kW

h/25

v

72

10

Telin

e, 3

6o k

ulm

a, k

iinni

tys

kant

aviin

rake

ntei

siin

18 5

00

0,1

72

10

Telin

e, 1

5o kul

ma,

kiin

nity

s pa

inoi

lla

14 0

00

0,08

644

90 *

Telin

e, 3

6o k

ulm

a, k

iinni

tys

kant

aviin

rake

ntei

siin

173

000

0,1

644

90 *

Telin

e, 1

5o k

ulm

a, k

iinni

tys

pain

oilla

12

6 00

0 0,

08

9

Aurin

kosä

hköj

ärje

stel

män

hin

ta s

is. p

anee

lit, t

ukira

kent

een,

in

vertt

erit

ja k

ytke

nnän

Te

line

36o :

asen

nuks

en h

inta

: 130

0 /k

W +

75

/m2

Telin

e 15

o : as

ennu

ksen

hin

ta 1

400

/kW

sis

. tel

inee

n

*) Säh

köve

rove

lvol

linen

Vala

istu

ksen

elin

kaar

ikus

tann

us

10

25 v

uotta

50

vuo

tta

0,0

50,0

100,

0

150,

0

200,

0

250,

0

300,

0

350,

0

400,

0

450,

0

12

34

Elinkaarikustannus, m

1

3

1

3