Menu
Rakentaminen tuottaa globaalisti noin 35 % kasvihuonekaasujen päästöistä ja jopa 30 % kaikista jätteistä. Rakennusten energiatehokkuuden parantuessa materiaalivalinnat niin päästöjen kuin luonnonvarojen käytön näkökulmasta ovat korostuneet. Tässä yhtälössä luonnonmukaiset materiaalit ovat uusi potentiaali.
Ranskan St. Dié des Vosges’issä jo 2013 rakennettu Jules Ferry Résidence koostuu kahdesta 3- ja 8-kerroksisesta passiivitason asuinkerrostalosta, joissa on yhteensä 26 kaupungin vuokra-asuntoa. ASP Architecture.
Lisää kohteesta: https://asparchitecture.fr/projets/residences-j-ferry-8-niveaux-bois-paille-passif/
Luonnonmukainen rakentaminen on kulkenut jo pitkään valtavirran rinnalla. Luonnonmukainen rakennus on valmistettu uusiutuvista, vähän prosessoiduista luonnon materiaaleista, ja sen ilmanvaihto on usein, mutta ei aina, painovoimainen.
Tyypillisiä luonnonmukaisia materiaaleja ovat biopohjaiset materiaalit, kuten puu, hamppu ja muut kasvikuidut, olki ja muu korsiaines sekä mineraalipohjaiset aineet, kuten savi, hiekka ja luonnonkivet. Lisäksi teollisuuden sivuvirrat kuten puulastu ja -puru sekä purkuhirsi katsotaan luonnonmukaisiksi materiaaleiksi.
Rakennusaineiden ja materiaalien myrkyttömyys, lisäaineettomuus ja muovittomuus ovat luonnonmukaisen rakentamien tavoitteita. Tähän liittyy ajatus aineiden mahdollisimman vähäisistä päästöistä sisäilmaan.
”Nyt kiinnostus luonnonmukaisia rakennusmateriaaleja kohtaan kasvaa erityisesti ilmastosyistä”, kertoo projektipäällikkö Mikael Westermarck Tampereen yliopiston rakennusfysiikan osastolta. ”Kun luonnonmukaisten materiaalien valmistukseen tarvitaan vain vähän energiaa, jäävät rakentamisvaiheen päästöt pienemmiksi.”
Westermarckilla on pitkä perspektiivi luonnonmukaiseen rakentamiseen. Hän toimi jo 1990-luvulla TKK:n luonnonmukaisen rakentamisen yksikössä. ”Aikaisemmin painopiste oli perinteisten menetelmien kuvaamisessa, nyt yrityksiä kiinnostaa uudet luonnonmukaiset eli NBB-tuotteet (Nature-Based Building)”, hän kuvailee.
”Yrityksiä kiinnostaa luonnonmukaisten materiaalien käyttäminen eriste- ja palosuojaustuotteissa sekä yleisesti niiden rakennefysikaaliset edut kuten kosteuden siirtäminen”, Westermarck jatkaa.
Kierrätyshirsistä varhopatsasrakenteella toteutettu saunarakennus Fiskarssissa. Myös ikkunat ja ovet sekä kivijalka uudelleen käytettyjä. Arkkitehtuuri ja rakenteet Pekka Hänninen.
Hengittävät ja massiiviset rakenteet
Luonnonmukaiset massiivirakenteet nähdään vähemmän riskialttiina kosteus- ja sisäilmaongelmille kuin monikerrokselliset rakenteet, joissa kosteus saattaa tiivistyä materiaalien rajapinnoille. Ilman muovista höyrynsulkua rakenteet ovat hengittäviä eli kosteus saa liikkua vapaasti niiden läpi. Rakenteet kuivuvat, jos ne pääsevät kastumaan.
Jotkut tarkoittavat täällä myös muiden kaasujen kuten hapen ja hiilidioksidin siirtymistä rakenteen läpi. Hengittävyys-sanan epämääräisyyden vuoksi sitä ei käytä virallisesti rakennusfysiikassa, mutta muuten kyllä paljon varsinkin puheessa.
Yksiaineinen seinärakenne, kuten hirsi-, kennotiili- tai olkiseinä, hengittää ja sallii kosteuden liikkumisen rakenteen läpi. Se sitoo itseensä ja luovuttaa kosteutta ja tasaa näin sisäilman kosteusoloja.
Puiseksi massiivirakenteeksi luetaan hirren lisäksi myös CLT-levy, jota valmistetaan liimaamalla lautoja ristiin. Riittävän järeä puu on loppumassa Suomen metsistä, ja niinpä hirttä on alettu myös liimata riittävän pituuden ja paksuuden saavuttamiseksi. CLT-levyn ja lamellihirren liimapinnat ovat kuitenkin herättäneet epäilyjä rakenteen hengittävyyden suhteen luonnonmukaisia ratkaisuja etsivien rakentajien parissa.
Savirakentaminen
Erilaisia savirakennustekniikoita on syntynyt vuosituhansien saatossa kymmeniä eri puolilla maapalloa. Suomessa perinteisiä savirakenteita ovat massiivi- eli iskosseinä ja savella muurattu pölkkyseinä. Lisäksi savea on käytetty erilaisissa liittorakenteissa hirren kanssa sekä palon- ja tuholaissuoja-aineena. Esimerkiksi massiivisavirakenteinen 1784 valmistunut Strömforsin ruukin majatalo Ruotsinpyhtäällä on edelleen aktiivikäytössä.
”Savi on kapilaarinen aine ja sen kosteutta siirtävä ja tasaava vaikutus on suuri”, kertoo Westermarck. Savipinta tasaa sisäilman kosteutta, ja niin massiivisavi- kuin saviolkirakenne sallii kosteuden liikkumisen.
Massiivisavirakentamisessa (rammed earth -tekniikka) kiviainesten ja saven seosta tiivistetään muottien väliin kantavaksi seinäksi. Savi toimii sementin tapaan sideaineena seoksessa. Seoksesta voidaan tiivistää myös esimerkiksi lattiarakenteita. Kevytsavirakenteessa käytetään täyteaineena esimerkiksi olkisilppua tai lastuja. Kevytsavesta voi valmistaa harkkoja.
Massiivisavea ei tarvitse polttaa, ja savirakentamisessa kuluu vain murto-osa siitä energiasta mikä tiili- tai betonirakentamisessa käytetään. Rakennusjätettäkään ei synny – materiaalit voi palautta sinne, mistä ne ovat tulleetkin. Juuri nyt erilaiset savilevyt ovat Tampereella tutkimuksen kohteena, samoin kuin niiden tai savirappauksen käyttäminen palosuojana.
Olkielementtirakentamista Suomessa Inkoossa. Suunnittelu arkkitehti Kati Juola / Natural building company.
Olkirakentaminen
Olkirakentaminen on Keski-Euroopassa verrattain tavallista, ja Suomeenkin on noussut jo kymmeniä valmiista olkielementeistä koottuja pientaloja. Elementit ovat puuvahvisteisia ja kantavia. Elementin paksuus on 40 cm, ja sen eristävyys riittää jopa passiivitalorakentamiseen. Olki on juntattu elementtiin niin tiheään, että se on ilmatiivis, tuli ei siihen tartu eikä hiirikään saa sinne käytäviä aikaiseksi, kun käytävä täyttyy oljista saman tien. Elementit ovat moduulimittaisia.
Olkielementtirakennuksessa on ulkoseinien sisäpinnoissa usein 3-kerrossavirappaus, ja ulkopintaa suojataan rappaamalla tai laudoituksella. Laudoituksen takana on tuuletusrako ja tuulensuojalevytys. Sähköt ja muut roilot upotetaan suoraan olkiseinään. Rikkoutuneen seinäpinnan korjaaminen käy kätevästi savella käyttämällä samaa pigmenttiä kuin rakennusvaiheessa.
Keski-Euroopassa on toteutettu olkielementeistä jopa 8-kerroksisisa asuinrakennuksia. Suomessakin on muutama hanke vireillä, ja Tampereen yliopistossa on meneillään Korresta kerrostaloksi STALK-hanke.
”Jotta luonnonmukaisten materiaalien positiivisilla ominaisuuksilla olisi vaikutusta rakennussektorin hiilijalanjäljen pienentämiseen, tarvitaan skaalautuvuutta ja kerrostalorakentamista”, Westermarck linjaa.
Olkikerrostalorakentamisen pullonkaulana on ollut paloturvallisuus. Nyt näihin on haettu ratkaisuja juuri savesta. Olkikerrostaloissa hyödynnetään paljon puuta, ja olki toimii lähinnä eristeenä. Näin rakentaen olkikerrostalon rakentamisvaiheen hiilijalanjälki jää merkittävästi pienemmäksi kuin vastaavan puukerrostalon, jossa on esimerkiksi mineraalivillaeristeet.
”Aivan uusi tutkimisen aihe on oljen ja muiden biopohjaisten materiaalien hiiltäminen biohiileksi, kun talo puretaan. Näin hiili voidaan varastoida hyvin pitkäksi aikaa pois ilmakehän hiilikierrosta”, Westermarck vielä kertoo. Mikäli olkea ei hiilletä, se voidaan palauttaa sellaisenaan luonnonkiertoon.
Painovoimainen ilmanvaihto
Painovoimainen eli luonnonmukainen ilmanvaihto on usein oleellinen osa luonnonmukaisen rakennuksen konseptia. Painovoimaisen ilmanvaihtojärjestelmän toiminta perustuu pääasiassa ulko- ja sisätilan lämpötilaeron sekä tuulen aiheuttamaan paine-eroon.
Painovoimaisen ilmanvaihdon ongelma on ilmanvaihdon tehottomuus kesällä, kun ulko- ja sisälämpötila ovat lähellä toisiaan, herkkyys vaihteleville tuuliolosuhteille sekä poistoilman mukana karkaava lämpö – sen osuus on noin neljännes lämmitysenergiasta. Koneellisen ilmanvaihdon lämmön talteenotto nappaa tästä hukkaan menevästä energiasta talteen 70–90 %. Panovoimaiseen järjestelmään ei voida liittää poistoilman lämmön talteenottoa eikä oikein raitisilmasuodatintakaan, koska suodatinkangas saattaa pysäyttää painovoimaisen ilmanvaihdon imun.
Painovoimaisen ilmanvaihdon hienous ja heikkous on siinä, että järjestelmän toimita perustuu luonnonvoimiin ja käyttäjien aktiivisuuteen: venttiilejä avataan ja välillä tuuletetaan, jos ilma tuntuu paksulta. Jos taas vetää, tuloilmaventtiilit säädetään pienemmälle. Painovoimaisen ilmanvaihdon käyttö vaatii asukkailta ymmärrystä ja pientä omatoimisuutta. Pitkässä juoksussa painovoimainen ilmanvaihto on vikasietoisempi: esimerkiksi sähkökatkokset eivät siihen vaikuta.
Sekä koneellisella että painovoimaisella ratkaisulla voidaan päästä hyvin pieneen asumisen hiilijalanjälkeen. Laitteiden hiilijalanjälkitarkastelussa painovoimaisen ilmanvaihdon muuratun hormiston rakentaminen aiheuttaa suuremman hiilipiikin kuin tulopoistoilmanvaihdon laitteisto, vaikka jälkimmäinen jouduttaisiin uusimaan parin vuosikymmenen välein.
Painovoimaisen ratkaisun lämpöhukkaa voidaan kompensoida hyödyntämällä enemmän uusiutuvia energiamuotoja ja käyttämällä rakennusmateriaaleja, joiden hiilijalanjälki on mahdollisimman pieni.
Tulevaisuus
Savea ja olkea on Suomessa saatavilla runsaasti, joskin viljakasvit on jalostettu yhä lyhytvartisemmiksi. Savea saadaan maarakennustöiden ja olkea maatalouden sivuvirtana. Usein tarvittava savi saataisiin jo rakennuspaikalta.
Vähähiilisen valmistusprosessin ja oljen ja muiden kasviperäisten tuotteiden hiilivaraston lisäksi luonnonmukaiset rakennusaineet ovat vikasietoisia ja sisätilojen lämpö- ja kosteusoloja tasaavia – tärkeä näkökulma muuttuvassa ilmastossa.
Useille luonnonmukaisille tuotteille on haettu ja saatu sertifikaatteja: esimerkiksi olkielementeille on laskettu u-arvot ja paloluokat. Samoin oman kokemukseni mukaan luomutaloihin on jo totuttu rakennusvalvonnoissa: olen suunnitellut toistakymmentä rakennusta painovoimaisella ilmanvaihdolla ja eri luonnonmukaisista materiaaleista seitsemän eri kunnan alueelle, eikä kertaakaan ole ollut ongelmia rakennusvalvontojen kanssa.
Metsiä tarvitaan hiilinieluiksi enenevissä määrin, joten puun käytölle on asetettava rajat. Metsän kasvaminen kestää hakkuiden jälkeen vuosikymmeniä, mutta olki kasvaa seuraavana kesänä ja uudet kasvavat jatkavat hiilensidontaa. Uusissa luontopohjaisissa rakennusmateriaaleissa on itua.
Pekka Hänninen
Kirjoittaja on ekologisesti kestävään rakentamiseen keskittynyt arkkitehti.
Kuvat: Arthur Janin / ASP Architecture, Pekka Hänninen ja Tilda Oksman.