Tuulettuvien yläpohjien toimintaa joudutaan uudelleenarvioimaan ilmastonmuutoksen myötä. Uusien, tulevaisuudessa toimivien ratkaisujen kehittäminen ja käyttöönotto edellyttävät syvällistä ymmärrystä rakenteiden kosteusrasituksista ja kosteusteknisestä toiminnasta sekä ajattelutavan muutosta.
Miksi muuttaa toimivia käytäntöjä?
Tuuletettu yläpohja on tunnetusti varmatoiminen rakenne Suomen ilmastossa. Ilmastonmuutos tulee kuitenkin vaikuttamaan myös tuulettuvien yläpohjien toimintaan. Tietyillä Etelä-Ruotsin alueilla on havaittu jo parinkymmenen vuoden ajan huolestuttavia määriä hometta tuulettuvissa yläpohjissa, jotka ovat aiemmin toimineet moitteettomasti [1]. Suomen ilmaston odotetaan muuttuvan ainakin maamme eteläosissa samankaltaiseksi kuin Etelä-Ruotsissa vallitsee nyt [2] [3]. Ongelmaksi muodostuu keskilämpötilan nousu samalla kuin ulkoilman suhteellinen kosteus pysyy entisellä tasolla.
Homeenkasvun odotetaan kiihtyvän erityisesti loppukesällä ja syksyllä, jolloin sekä lämpötila että ilmankosteus ovat yhä useammin homeenkasvulle otolliset. Käytännössä on havaintoja esimerkiksi kylmissä katoksissa säilytettävän puutavaran homehtumisesta syksyllä, mitä ei aiemmin ole todettu vastaavissa säilytysolosuhteissa.
Miten varmistaa rakenteiden toiminta tulevaisuudessa?
Ilmeinen keino yläpohjien rakennusfysikaalisen toiminnan parantamiseen on lämpötilan nostaminen, jolloin kondenssiriski pienenee ja ilman suhteellinen kosteus laskee. Erityisen tärkeää olisi estää vesikatetta jäähdyttämästä yläpohjan ilmatilaa kirkkaina öinä. Tämän vuoksi on kokeiltu muutaman sentin vahvuisen lämmöneristemateriaalin käyttöä aluskatteena. Tästä saatava hyöty jää kuitenkin vähäiseksi, mikäli yläpohjan tuuletus on voimakasta. Useissa maissa on siksi tutkittu, mikä olisi optimaalinen yläpohjien ilmanvaihtomäärä.
Tuoretta tietoa kenttämittauksilla
Tampereen yliopistossa on käynnissä pitkäkestoinen yläpohjien mittaussarja [4]. Kokeita varten on käytettävissä kaksi koerakennusta, joissa kummassakin on kolme tutkittavaa yläpohjavariaatiota ja joissa voidaan yläpohjien ohella tutkia myös seinärakenteita (kuva 1). Yläpohjien eri osissa on suuri määrä lämpötila- ja kosteusantureita, jolloin näiden suureiden jakauma saadaan mitattua kattavasti. Ilmanvaihtuvuuden mittaaminen tapahtuu syöttämällä yläpohjiin määrävälein suurehko annos hiilidioksidia, jonka poistumisnopeutta seurataan.
Kuva 1. Toinen koerakennuksista. Mitatut yläpohjarakenteet sijaitsevat kolmen pitkänomaisen valkoisen suorakaiteen kohdalla ja niiden väliin on jätetty puskurivyöhykkeet.
Tutkittavat yläpohjarakenteet ovat harjakattoisia ja peltikatteella varustettuja (kuva 2). Kaikkien rakenteiden kattokulma on 30°. Yläpohjien U-arvo on lähellä arvoa 0,09 W/m2K. Kolme yläpohjaa on eristetty puhallettavalla mineraalivillalla (tunnukset 11–13), yksi puhallettavalla selluvillalla (21) ja kaksi sahanpurun ja kutterinlastun seoksella (22–23). Tavoitteena on tutkia lämmöneristeen kosteuskapasiteetin vaikutusta. Neljässä yläpohjassa on käytetty aluskatteena 30 mm vahvuista XPS-levyä, jonka lämmönvastus on 0,9 m2K/W.
Kuva 2. Leikkaus koerakenteista [5].
Yläpohjien tuuletusta on varioitu pariinkin otteeseen. Koesarjan alussa neljässä elementissä kuudesta oli alun perin leveät tuuletusraot räystäillä ja harjalla. Rakojen yhteenlaskettu pinta-ala oli huomattavasti ohjeen RIL 107-2022 Rakennusten veden- ja kosteudeneristysohjeet suosituksia suurempi.
Kahdessa yläpohjassa tuuletus tapahtui räystäillä ja harjalla olevien tuuletusputkien kautta. Toinen näistä toimii kokeen referenssiyläpohjana, johon ei ole tehty muutoksia tutkimuksen aikana. Muiden yläpohjien tuuletus yhtenäistettiin syksyllä 2024. Muutoksen yhteydessä supistettiin tulo- ja poistoilmareittien pinta-aloja, jotka olivat muutoksen jälkeen lähellä ohjeen RIL 107-2022 ohjearvoja (tuloilmareittien pinta-ala 2 ‰ katon pinta-alasta, samoin poistoilmareittien).
Kenttämittausten tuloksia
Huojentava havainto on, että kaikki yläpohjat ovat toimineet moitteettomasti. Suomalaisen homemallin [6] mukaan määritellyt homeindeksit ovat jääneet alle arvon 1,0, eli homeenkasvu ei ole alkanut. Selittävä tekijä on ulkoilman ja yläpohjien tuuletustilan suhteellisen ilmankosteuden erotus, mistä on esimerkki kuvassa 3. Tuuletustilojen suhteellinen kosteus on ollut homeenkasvulle otollisella alueella lähinnä loka-joulukuussa, jolloin alkaa olla jo varsin kylmää homeenkasvua ajatellen.
Kuva 3. Kolmen yläpohjan ilmatilan suhteellinen kosteus ja vertailu ulkoilmaan. Yläpohjatiloissa on ollut huomattavasti kuivempaa kuin ulkona.
Koeyläpohjien ilma on vaihtunut keskimäärin noin 5 kertaa tunnissa, kun tuuletusaukkojen pinta-ala on ollut likimain nykysuositusten mukainen. Optimaalinen ilmanvaihtomäärä olisi noin 0,5 1/h [7], eli vain kymmenesosa mitatusta.
Homeenkasvulle potentiaaliseksi aikaväliksi on osoittautunut juhannuksen ja uudenvuoden väli. Kuvassa 4 on esitetty homeenkasvulle otollisten ajanjaksojen esiintyminen vuosina 2023 ja 2024. Ilmanvaihtuvuuden merkitys näkyy vertailtaessa rakenteiden 12 ja 13 tuloksia. Ensin mainitusta on mitattu pienempi ilmanvaihtuvuus. Eristemateriaalin hygroskooppisuuden vaikutus rakenteen toimintaan jäi vielä avoimeksi. Tämänhetkinen johtopäätös on, että kaikki edellä mainitut materiaalit toimivat rakennusfysiikan näkökulmasta, kunhan rakenne on muuten hyvin suunniteltu ja toteutettu.
Kuva 4. Homehtumiselle otollisten olosuhteiden esiintyminen kuudessa koeyläpohjassa (tunnukset 11–13 ja 21–23). Homehtumiselle otolliset olosuhteet vallitsevat tyypillisesti yöllä, mikä selittää kuvien viivakoodimaisen ulkonäön.
Lämpöä eristävän aluskatteen käytöstä saatiin lupaavia tuloksia. Yläpohjien joukossa oli kaksi vertailuparia, joiden yläpohjat erosivat toisistaan vain aluskatteen osalta (11 ja 13 sekä 22 ja 23). Kummankin vertailuparin lämpöä eristävällä aluskatteella varustetussa rakenteessa esiintyi tavanomaisella kalvoaluskatteella varustettua verrokkia vähemmän homeenkasvulle otollisia ajanhetkiä. Selvimmin asia näkyy vertailtaessa rakenteita 22 ja 23.
Tuulettuvien yläpohjien toteutus nyt ja tulevaisuudessa
Lämpöä eristävä aluskate parantaa selkeästi yläpohjan olosuhteita. Ongelmallista on lähinnä tähän tarkoitukseen suunniteltujen tuotteiden vähyys ja aluskatteeksi rakennusfysikaalisessa mielessä sopivien tuotteiden ja materiaalien työmaatekniset ominaisuudet. Osa nykyisistä lämmöneristetuotteista voisi soveltua hyvin nykyisin yleistyneeseen rakentamistapaan, missä puurakenteinen yläpohja kootaan maassa ja nostetaan paikalleen yhdessä tai useassa lohkossa. Tällöin aluskate voidaan asentaa telineiltä käsin, tarvitsematta liikkua sen päällä.
Koska tuuletuksen rajoittaminen jälkikäteen on helppo toimenpide, voidaan tuuletuksen osalta toistaiseksi soveltaa nykyisiä RIL:n ja Kattoliiton ohjeita (Toimivat katot 2025).
Tutkimusta jatketaan mallinnuksella, jolla selvitetään erityyppisten yläpohjarakenteiden toimivuutta tulevaisuuden ilmastossa. Tarkoitus on myös laatia ohjeita muuttuvassa ilmastossa toimivien yläpohjien toteutukseen.
Ilkka Valovirta
DI, väitöskirjatutkija, Tampereen yliopisto, Rakennetun ympäristön tiedekunta, Rakennusfysiikan tutkimusryhmä.
Kuvat: Ilkka Valovirta.
Lähteet
[1] V. M. Nik, A. Sasic Kalagasidis, ja E. Kjellström, ”Assessment of hygrothermal performance and mould growth risk in ventilated attics in respect to possible climate changes in Sweden”, Building and Environment, vol. 55, s. 96–109, syys 2012, doi: 10.1016/j.buildenv.2012.01.024.
[2] K. Ruosteenoja, K. Jylhä, ja M. Kämäräinen, ”Climate projections for Finland under the RCP forcing scenarios”, Geophysica, vol. 51, nro 1–2, s. 17–50, 2016.
[3] K. Ruosteenoja, T. Markkanen, ja J. Räisänen, ”Thermal seasons in northern Europe in projected future climate”, International journal of climatology, vol. 40, nro 10, s. 4444–4462, 2020, doi: 10.1002/joc.6466.
[4] I. Valovirta ja J. Vinha, ”Ilmanvaihtuvuuden, lämmöneristeen hygroskooppisuuden sekä aluskatteen lämmönvastuksen vaikutus yläpohjan rakennusfysikaaliseen toimintaan”, teoksessa Rakennusfysiikka 2025 -seminaaari, Tampere, loka 2025, s. 269–274. [Verkossa]. Saatavissa: https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-4195-4
[5] J. Hietikko, K. Yletyinen, I. Valovirta, E. Tuominen, ja J. Vinha, ”Tuulettuvien yläpohjien kosteustekninen toiminta kenttäkokeissa”, teoksessa Rakennusfysiikka 2023, Tampere, 2023, s. 419–424.
[6] A. Laukkarinen ym., ”Vaipparakenteiden rakennusfysikaalisen toimivuuden ja huonetilojen kesäaikaisen jäähdytystehontarpeen mitoitusolosuhteet: RAMI-hankkeen loppuraportti”, Tampereen yliopisto, Tampere, 3, 2022. [Verkossa]. Saatavissa: https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2438-4
[7] P. Sekki, E. Saleva, ja P. Laamanen, ”Study of ventilated low-slope and large span wooden element roofs in the current and future climate”, AAU, NSB 2023 - Book of Technical Papers, 2023. doi: 10.54337/aau541620957.