Hyvin eristetty rakenne toimii moitteettomasti pitkäaikaisesti – Case: passiivipäiväkoti

Tulevaisuudessa rakennusten tulee olla entistä resurssitehokkaampia ja samalla toimia erittäin vaihtelevissa ulkoisissa olosuhteissa. Tämä asettaa haasteita rakennusten ja rakenteiden toimivuudelle

Pääsimme mukaan tekemään pitkäaikaista kenttämittausta päiväkotikohteeseen. Rakenteita tarkastellaan usein simuloimalla, koska erityisesti pitkäaikaisiin kenttämittauksiin on harvoin mahdollisuutta. Tampereelle rakennettiin erittäin hyvin lämpöeristetty passiivipäiväkoti, jossa saimme mahdollisuuden tarkastella pitkäaikaisesti, yli viisi vuotta, rakenteiden toimivuutta.

Tarkastelimme vuosien 2011 – 2017 ajan ulkoseinärakenteiden kosteusteknistä toimintaa jatkuvatoimisin mittauksin. Tarkasteluissa oli sekä puurakenteinen ulkoseinä että maanvastainen betonirakenteinen pohjakerroksen seinä.

Seinärakenteet toimivat kosteusteknisesti hyvin

Mittausten perusteella päiväkodin rakenteet toimivat hyvin. Pohjakerroksen seinän lämpötilat olivat tasaisia lukuun ottamatta eristetilan ulointa mittauspistettä, joka oli lähellä ulkoilmaa ja täten luonnollisesti seurasi ulko-ilman olosuhteita. Seinän suhteellinen kosteus oli alussa korkea mutta laski betonin sisällä tasaisesti koko mittausjakson ajan. Mittausjakson päättyessä vuoden 2017 alussa suhteellinen kosteus oli betonikerroksen mittauspisteessä selvästi alle 70 %. Lähellä ulkopintaa olevissa mittauspisteissä sekä lämpötilan että suhteellisen kosteuden vaihtelut seurasivat ulkoilman muutoksia. Suhteelliset kosteudet olivat mittausten päättyessä noin 65 – 80 % välillä mittaussyvyydestä riippuen.

Mitattu päiväkoti

Mitattu päiväkoti

Päiväkodin ensimmäisen kerroksen puurakenteisen seinän mittauspisteiden
lämpötilat ja suhteelliset kosteudet seurasivat vuodenaikojen vaihtelua. Vaihtelut puurakenteisessa seinässä olivat selvästi suurempia kuin betonirakenteisessa osittain maata vasten olevassa rakenteessa. Suhteelliset kosteudet olivat mittausten päättyessä (vuoden 2017 alussa) 30 – 65 % mittaussyvyyden mukaan.

Tutkimuksen perusteella voidaan sanoa, että hyvin eristetty rakenne toimii moitteettomasti myös pitkäaikaisesti. Tutkimustuloksesta tekee arvokkaan myös se, että kohde oli normaali rakennuskohde eikä koerakentamiskohde. Normaali rakennusprosessi siis toimii myös erittäin hyvin eristetylle rakenteelle.

Lue lisää tutkimuksesta Sisäilmaseminaari 2017 -esityksestämme:
http://www.sisailmayhdistys.fi/Tapahtumat/Sisailmastoseminaarit/Sisailmastoseminaari-2017

VTT palvelee: www.vtt.fi/palvelut/kestävät-ja-älykkäät-yhdyskunnat
miimuairaksinen

Miimu Airaksinen
Tutkimusprofessori, VTT
@MiimuAiraksinen

 

 

jarmolaamanen

 

Jarmo Laamanen
Senior Research Techinician, VTT
jarmo.laamanen(a)vtt.fi

 

Energiatehokkuus on kaupunkien kestokyvyn avaintekijä

miimu_airaksinen

YK:n kestävän kaupunkikehityksen tavoitteet (New Urban Agenda) hyväksyttiin muutama viikko sitten Quitossa, Ecuadorissa järjestetyssä YK:n kestävän kaupunkikehityksen Habitat-konferenssissa. Uusien kestävän kaupunkikehityksen tavoitteiden määrittely ei ollut helppo tehtävä, sillä YK:n jäsenvaltioiden edellytykset ja intressit vaihtelevat valtavasti. Kaupunkialueiden kestävä kehitys vaatii kuitenkin kiireellisiä toimenpiteitä.

Tosiasia on, että maapallon pinta-alasta vain noin 2,7 % on kaupunkialueita, mutta niiden osuus luonnonvarojen kulutuksesta on 70 % ja hiilidioksidipäästöistä 75 %. Lisäksi meillä on runsaasti haasteita, että saamme kaupungeistamme terveellisiä, turvallisia ja miellyttäviä paikkoja asua ja tehdä työtä.

Kestävän kaupunkikehityksen tavoitteeksi nostettiin ensimmäistä kertaa energian merkitys. On tunnettu tosiasia, että energiantuotanto on kaupunkien hiilidioksidipäästöjen ja ilmanlaatuongelmien merkittävin aiheuttaja. Energiaa tarvitaan kaupungeissa liikenteeseen, lämmitykseen, jäähdytykseen ja valaistukseen sekä vesi- ja viemärijärjestelmiin. Energiaa tarvitaan myös laitteiden ja koneiden käyttämiseen. Vähähiiliseen yhteiskuntaan siirtyminen edellyttää hiilen käytön radikaalia pienentämistä tai hiilidioksidin talteenottoa energiantuotannossa, mutta erittäin suuri merkitys on myös energiankäytön tehostamisella. Ympäristöystävällisintä energiaa on se, jota ei tarvitse lainkaan tuottaa. Energiatehokkuudella ei pelkästään pienennetä energiankulutusta ja päästöjä, vaan se on myös yksi kaupunkien resilienssin avaintekijöistä. Resilienssillä tarkoitetaan tässä äkillisiin muutoksiin/uhkiin (kuten voimakkaat tuulet tai terrorismi) sopeutumista ja siitä toipumista. Energiatehokkuuteen kuuluu energian tarpeen vähentäminen ja ennen kaikkea kysyntähuippujen rajoittaminen. Kysyntää voidaan ohjata paitsi älykkäällä tekniikalla ja myös itseoppiviin ja mukautuviin algoritmeihin perustuvilla säätöjärjestelmillä, joilla vähennetään ja siirretään kysyntää entistä tehokkaammin. Käyttäjien hyvinvoinnista ei kuitenkaan tarvitse tinkiä, vaan sitä voidaan jopa lisätä.

Älykkäät kaupungit ja tehokkaat resurssit

Energian lisäksi konferenssin asialistalle oli ensimmäistä kertaa nostettu älykkäät kaupungit. Älykkäiden kaupunkien käsite on sikäli ainutlaatuinen, että sitä voidaan soveltaa sekä teollistuneisiin kaupunkeihin ja alueisiin että kehittyviin talouksiin. Älykkäiden kaupunkien etuna on, että nykyisen infrastruktuurin toimintaa on mahdollista tehostaa mukautuvilla, helposti asennettavilla antureilla sekä hyödyntämällä itseoppivia ohjausalgoritmeja. Uusilla menetelmillä voidaan lisäksi tuottaa kaupunkipalveluita tehokkaammin myös kehittyvissä maissa, jolloin vältetään raskaat ja kalliit infrastruktuuri-investoinnit. Hyviä esimerkkejä ovat uusiutuvien energianlähteiden hyödyntäminen kaupungeissa ja asuinyhteisöissä. Interaktiivisella kommunikaatiolla voidaan lisätä asukkaiden osallistumista ja omistajuutta omilla asuinalueillaan, millä parannetaan alueen houkuttelevuutta ja koettua elämänlaatua.

Älykkäitä järjestelmiä hyödyntämällä on mahdollista käyttää resursseja tehokkaammin. Yhtenä keinona on eri lähteistä kerätyn tiedon yhdistäminen ja hyödyntäminen. Nykyaikaisessa rakennuksessa on tyypillisesti yli 20 000 tiedonkeruupistettä, joten kaupungeissa tietoa on käsittämättömän runsaasti. Selvää onkin, ettei kenelläkään voi olla kapasiteettia tällaisen tietomäärän käsittelemiseen. Tarvitsemme siis älykkäitä, itseoppivia ja ennakoivia järjestelmiä, jotta suurin osa tiedosta saadaan käyttöön. Eräs älykkäiden kaupunkien tärkeimmistä periaatteista on datan käsitteleminen siten, että tuloksena on merkityksellistä tietoa päätöksenteon tueksi, arkielämän helpottamiseksi ja ympäristömyönteisyyden saavuttamiseksi. Samalla säästyy aikaa niille asioille, jotka ovat meille kaikkein tärkeimpiä.

Miimu Airaksinen
Tutkimusprofessori

YK:n asuinyhdyskuntaohjelman (UN Habitat) toimintajaosto 9 on kaupunkipalveluihin ja -teknologiaan erikoistunut toimintajaosto, johon kirjoittaja nimitettiin vuonna 2015 asiantuntijaksi valmistelemaan YK:n kaupunkikehitysstrategiaa.

Twitter: @MiimuAiraksinen

Energy efficiency is the key component of sustainable development in cities

miimu_airaksinen

The UN Habitat New Urban Agenda was released a few weeks in Quito, Equador. The task to write a new urban agenda has not been easy, given that pre-conditions and interests are different in different UN countries. At the same time, there is an urgent need to act in favour of sustainable development in cities.

The striking fact is that urban settlements covers roughly 2.7% of the surface area of the globe, but consume 70% of resources and hence produces 75% of CO2 emissions. Moreover, we face many challenges if we are to transform our cities into healthy, safe and comfortable living and working areas.

Starting from these pre-conditions, the New Urban Agenda for the first time highlights the importance of energy. As is well-known, energy production is the main source of CO2 emissions and air quality problems in cities. Energy is needed in cities for transport, heating, cooling, lighting as well as for water and sanitary systems. We also need energy to run equipment and appliances. To transform ourselves into low carbon society, we need to de-carbonise our energy production, but also, very importantly, we need to use energy more efficiently. Energy that does not need to be produced is the most environmental friendly. Energy efficiency is not only beneficial in preventing pollution but is also a key component for resilient cities. Energy efficiency entails reducing overall demand and more importantly reducing peak demand. In combination with smart technologies, demand can be controlled based on self-learning and adaptive algorithms to reduce and shift the demand even more efficiently without compromising users’ well-being, but rather in ways that can also further enhance well-being.

Smart cities and efficient resources

In addition to energy, the concept of smart cities was for the first time raised onto the agenda. The concept of smart cities is quite unique, since it is applicable both to industrialised cities/districts and to developing economies. The benefit of smart cities is that by using easy-to-install and adaptable sensors and self-learning control algorithms, existing infrastructure can be made more efficient. Moreover, new methods allow for generating urban services more efficiently in developing countries, without heavy and costly infrastructure requirements. Good examples for this are the implementation of renewable energy sources for cities and communities. In addition, smart communications enable citizen engagement and ownership within their own living areas, which evidently improves the perceived living quality and attractiveness of the area.

Smart systems enable us to use our resources more efficiently. This can be done by using and combining data from different sources. Currently, in modern buildings, there are typically over 20 000 data points, and hence in cities there exists an unimaginable amount of data; it is evident that no-one has the capacity to process all the data. We need, therefore, smart self-learning and predictive systems to make the most of the data available. One of the leading principles in smart cities is to enrich data to create meaningful information that supports our decision-making and helps in making our everyday lives run smoothly and that helps us to achieve environmental sustainability. More importantly, this saves time for the most important things in our lives.

Miimu Airaksinen
Research Professor
UN Habitat Policy Unit 9

Miimu Airaksinen was nominated in 2015 as an expert for the United Nations Policy Unit 9 on Urban Services and Technology to prepare the UN urbanization strategy.

Twitter: @MiimuAiraksinen