Teema-artikkeli: Puurakennuksen talotekniikka
Puukerrostalohankkeita on yhä enemmän, mutta teollinen puurakentaminen on vielä sisäänajovaiheessa; tutkimusta ja tuotekehitystä tarvitaan paljon. Talo- ja rakennetekniikka ovat puurakentamisessa symbioosissa: kantavien rakenteiden läpivientien pitää olla huolella suunniteltuja eikä työmaalla voi enää vapaasti soveltaa. Suunnitelmien pitää olla valmiit, kun puuelementtituotanto alkaa.
Tampereen ammattikorkeakoulun maksuton, Opetus- ja kulttuuriministeriön tuella toteutettava täydennyskoulutuskurssi ”Talotekniikka puurakennuksissa” käynnistyi viime keväänä. Kurssi on suunnattu rakennusalan ammattilaisille. Kurssilla keskitytään laajarunkoisiin ja monikerroksisiin puurakennuksiin, jotka nykyään tehdään pääasiassa tehdasvalmiista elementeistä tai moduuleista.
Kurssin opettajiin kuuluvat Tampereen korkeakouluyhteisöstä rakennetekniikan lehtori Henri Salonen, joka työskentelee myös puurakenteiden kehityspäällikkönä A-Insinööreillä, sekä LVI-tekniikan lehtori Joel Tirkkonen.
Molemmat toteavat, että rakenne- ja talotekniikan kannalta puuelementti- ja puumoduulirakentamisessa ei ole suurta eroa betonirakentamiseen, mutta ne pienet erot pitää ottaa tosissaan: läpiviennit, akustiikka, paloturvallisuus.
Puinen tehdaselementti ei elä
Talotekniikan tarvitsemilla läpivienneillä on vaikutusta akustiikkaan, paloturvallisuuteen ja puurakennuksessa myös rakenteiden kantavuuteen.
– Työmaavaiheessa puurakenteita ei saa vapaasti rei´ittää, ylimääräisiä suunnittelemattomia reikiä ei saa tehdä. Reikien teko kantaviin rakenteisiin työmaavaiheessa menee aina rakennesuunnittelijan kautta. Tämä on paljon betonirakentamista tarkempaa, se pitää asentajienkin muistaa, Joel Tirkkonen sanoo.
– Ylimääräinen reikä massiivisen liimapuu- tai CLT-palkin läpi tekee hallaa kantavan palkin kestävyydelle, Henri Salonen toteaa.
Toinen puurakentamiselle tyypillinen piirre on seinärakenteiden monikerroksisuus: rakenteessa on puurunko, eriste ja pintalevyä molemmin puolin.
– Seinärakenteiden läpivientien suunnittelu ja toteutus tiivistämisineen ja mansetteineen vaatii osaamista, jotta seinä on paloturvallisesti kestävä ja akustiikaltaan riittävä. Puurakentamisen ratkaisut eivät ole yhtä vakioituja kuten betonirakentamisessa. Betonilla on pitkä etumatka ja paljon toimijoita, Salonen sanoo.
Kun läpivientien suunnittelu ja toteutus on tehty mallikkaasti, Salosen mukaan ei ole syytä pelätä, että ajan myötä puu kutistuisi ja läpivientien tiiveys kärsisi.
– Se on klassinen epäily, että puu eläisi rakennuksessa niin, että sen ominaisuudet muuttuvat. Puun elämistä rakennuskohteessa ei joudu vahtimaan, kun kaikki tehdään oikein. Nykyajan puurakentaminen tehdään pitkälti tehtaissa sisätiloissa, ja kuivaketju tehtaalta asennukseen säilyy hallittuna. Työmaalla tehdään vain puuelementtien tai puumoduulien asennus sääsuojattuna, Henri Salonen kertoo.
Rakennuksen käytön aikainen ilmankosteuskaan ei ole Salosen mukaan riski rakenteiden tiiveydelle.
– Ilmankosteudelle emme voi mitään, mutta sen vaikutus valmiin puurakennuksen rakenteisiin on vähäinen. Uima- ja jäähalleissa puun käyttöä rakenteissa pitää kuitenkin miettiä tarkkaan, Salonen sanoo.
Ratkaisu ja ongelma: kerroksellinen rakenne
Puu painaa viidesosan betonista, ja siksi puurakenteen akustisia ominaisuuksia parannetaan lisäämällä massaa muilla materiaaleilla kuten pintavaluilla askeläänieristeineen, kipsilevytyksillä ja eristeillä esimerkiksi kotelorakenteissa. Eristeenä on usein kivivillaa palomääräysten mukaan ja myös akustisista syistä.
Henri Salonen sanoo, että puurakentamisessa akustiikka ja paloturvallisuus on vahvemmin mukana kuin betonirakentamisessa, ja siihen on suurena syynä rakenteiden kerroksellisuus: miten toimii puurakenteen, eristeen ja pintalevyn kokonaisuus? Siksi puurakennuksen suunnitteluun tarvitaan asiantuntijat akustiikka- ja palosuunnitteluun.
– Hankkeissa tehdään polttokokeita ja akustiikan äänimittauksia erilaisille rakenteille. Rakennetaan jopa yksi yhteen -testitiloja, joissa sitten koputellaan ja kuunnellaan. Meillä A-Insinööreissä on virtuaalilaboratorio rakennetyyppien akustiseen testaukseen, se säästää aikaa ja rahaa, Salonen toteaa.
Etukäteen tehtävät testit ja huolellinen suunnittelu varmistavat, että nykyaikaisessa puutalossa akustiikka on Henri Salosen mukaan hoidettu usein paremmin kuin monessa betonirakennuksessa; kopinoita ei kuulu.
Tampereen opiskelija-asuntosäätiö TOAS rakennuttaa Tampereen Kauppiin kerrostaloa, joka tehdään CLT-tilaelementeistä.
– Siellä tehdään palomuurirakenne ensimmäistä kertaa puusta, ja Eurofins on tehnyt sitä varten täyden mittakaavan polttokokeita. Polttokokeisiin on lisätty törmäyksenkestotestit, eli kestääkö massiivinen CLT-seinä törmäyksen vielä kahden tunnin palon jälkeen. Kokeista on saatu uutta tietoa siitä, millaisia kipsilevykombinaatioita palon puolella on syytä käyttää, Salonen kertoo.
Salonen odottaa, että erilaiset rakenneratkaisut kehittyvät ja kustannustehokkuus paranee.
– Kerroksellinen rakenne on vaikea vakioida, kun kipsilevyjäkin on kymmeniä eri tyyppejä.
Salonen mainitsee yhtenä kehittämiskohteena puukerrostalon sisäkattoihin asennettavat akustiset kannakkeet, joihin kiinnitetään kipsilevyjä. Jos kannakkeista päästäisiin eroon, työmaalla tehtävä asennustyö vähenisi. Ratkaisuvaihtoehtoja kannakkeiden korvaajiksi on, mutta niihin tarvitaan vielä lisätutkimusta.
Ei patterilämmitystä
Kun ääni- ja paloturvallisuussyistä läpiviennit on minimoitava ja niitä on erityisesti vältettävä asunnosta toiseen, puukerrostalossa lämpöä ei jaeta huoneisiin pattereilla.
– Jos lämpöä jaettaisiin vesikiertoisilla pattereilla, runkoputket kannattaisi viedä muualle kuin ulkoseinille, jotta huoneistojen välisiä läpivientejä ei syntyisi. Ilmalämmitys on teoriassa mahdollinen, mutta se tarkoittaisi kanavien kotelointeja asuntoihin tai kanavien vientejä välipohjiin, Joel Tirkkonen kertoo.
Oikea vastaus lämmönjakoon on vesikiertoinen lattialämmitys, josta on Tirkkosen mukaan tullut standardi monikerroksisiin puurakennuksiin.
– Vesikiertoiselle lattialämmitykselle tärkeä pintavalu on pullonkaula. Ilman pintavalua lämmitys toimii, mutta lattiaviilennys huonommin. Viilennykselle ilman pintavalua ei vielä ole ratkaisua, joka olisi käytössä mukava, Tirkkonen sanoo.
– Viilennys on oikeastaan vain lämpöpumppukohteissa kustannustehokas asumisviihtyvyyden lisääjä. Eri ilmastoskenaarioista riippuen jäähdytyksen tarve saattaa kasvaa huimastikin, joten erilaiset viilennysratkaisut voivat olla standardia asuinkerrostalorakentamisessakin jo ensi vuosikymmenellä, hän jatkaa.
Teknisten tilojen äänieristykseen pitää paneutua huolella. Puurakennuksessa hormit ovat Tirkkosen mukaan usein talotekniikalle yhteisiä tekniikkakuiluja, joissa kulkevat lämmitys, vesi ja ilma. Kuiluun voi syntyä ylilämpöä, joten tuloilmakanaviin tarvitaan lämmöneriste, ettei ilmanvaihdon korvausilma lämpene kuilussa.
– Tämä eristäminen tarvitaan tosin myös silloin, jos viilennetään ilmanvaihdolla tai varaudutaan sellaiseen joskus tulevaisuudessa, Tirkkonen toteaa. Ilmanvaihdon kanavat voi myös laittaa omaan kuiluunsa eristeväliseinän taakse.
Sprinklaus korkeapainesumulla
– Sprinklaus on talotekniikan suurin ero verrattuna betonirakentamiseen, sanoo puurakentamista talotekniikan kannalta arvioiva Joel Tirkkonen. Kaksikerroksiset puurakenteiset asuinrakennukset voivat olla ilman sprinklausta, mutta kaikkiin korkeampiin asuinrakennuksiin ja aina myös matalampiin majoitus- ja sote-rakennuksiin kuten hoivakoteihin sprinklaus on pakollinen.
– Sprinklaukseen suositellaan jotain muuta kuin tavallista vedellä ruiskuttamista. Korkeapainesumujärjestelmä on paras, se kastelee vähiten rakenteita, mutta se on tavallista sprinklausta kalliimpi. Mitä vähemmän vettä puurakenteisiin menee, sitä parempi jatkon kannalta, Tirkkonen toteaa.
Sprinklauksesta tulee lisää tekniikkaa nousukuiluihin ja huoneistoihin, ja lisää tilaa tarvitaan myös tekniseen tilaan itse sprinklerilaitteistolle. Tilavaraukset lisäävät kustannuksia.
Hajautettu koneellinen ilmanvaihto?
Ilmanvaihdossa koneellinen ilmanvaihto on lämmön talteenotonkin kannalta Tirkkosen mukaan suositeltava vaihtoehto; uusilla LTO-ratkaisulla poistoilmasta saadaan lämpö talteen 80-prosenttisesti.
– Ilmalla voi myös viilentää, minkä tarve tulevaisuudessa on varmasti suurempi kuin nykyään. Painovoimaisella ilmanvaihdolla se ei onnistu.
Keskitetyn koneellisen ilmanvaihtojärjestelmän koneiden hurinoiden leviäminen konehuoneen ala- tai yläpuolisiin asuntoihin on estettävä rakenteellisesti.
– Hajautettu huoneistokohtainen koneellinen ilmanvaihto voisi olla hyvä ratkaisu. Jos ilmanvaihtokone on huoneistokohtainen, ei tarvita läpivientejä, kun kanavat on asuinhuoneiston sisällä. Huoneistokohtaisten koneiden lisäksi tarvitaan sitten pieni ilmanvaihtokone palvelemaan yleisiä tiloja, Joel Tirkkonen sanoo.
Betonirakennuksessa viemäri kulkee tavallisesti alemman kerroksen katossa, kun käytetään ontelovälipohjia, mutta puuvälipohjaan vastaava läpivienti aiheuttaisi jälleen ääniongelmia.
– Puurakentamisessa viemärivedot täytyy suunnitella huolella, kun välipohjia ei haluta rei´ittää. Ratkaisu voisi olla esimerkiksi viedä keittiön viemäriä sokkelissa ja sitten lyhyt matka puisessa välipohjassa. Käyttövesiputkista ei tule samanlaista ongelmaa: ne ovat viemäriä pienempiä putkia ja ne pystytään reitittämään viemärikaatoja vapaammin. Käyttövesi on mahdollista hoitaa yläjakoisestikin, ja silloin ei mennä ollenkaan välipohjiin, Tirkkonen kertoo.
Kun puutalotyömaalla vältetään asennusvaiheessa tulitöitä, talotekniikan putkiliitoksissa suositaan puristusliitoksia. Sen vuoksi paras putkimateriaali puukerrostalossa on komposiittiputki.
Automaation suunnittelu ja toteutus on hyvin samanlaista puu- ja betonirakennuksissa. Puurakentamisessa on erityisesti kiinnitettävä huomiota rakenteelliseen paloturvallisuuteen, LVISA-reittien suunnitteluun ja palokatkoihin: sähkötekniikka viedään pois rakenteista esimerkiksi alaslaskettuihin kattoihin, ylösnostettuihin lattioihin ja kuiluihin.
– Betoni ei pala, ja se johtaa lämpöä paremmin kuin puu. Puurakennuksessa kaapelimitoituksiin täytyy kiinnittää tarkempaa huomiota, jotta kaapelit ovat oikeankokoiset kuormitukselle, Joel Tirkkonen sanoo.
Suunnittelussa tuntuva ero
Yksi puurakentamisen iso ero betonirakentamiseen on suunnittelun aikataulu.
– Tilaelementtirakentamisessa rakennus täytyy suunnitella täysin valmiiksi ennen kuin elementtien tuotanto alkaa, joten suunnittelun pitää olla paljon aiemmin valmis kuin esimerkiksi betonirakentamisessa, Henri Salonen sanoo ja uskoo, että suomalainen suunnittelu- ja rakennuskulttuuri on tähän muutokseen valmis. Salosen mukaan myös suunnitteluresurssit ovat riittävät puurakentamisen tämänhetkiseen volyymiin.
– Kokenut suunnittelija kykenee ottamaan myös puurakentamisen ominaisuudet haltuun, Salonen toteaa.
– Pienet virheet suunnitelmassa voivat tehtaalla tai työmaalla aiheuttaa isoja asioita aikataulussa. Se koskee myös muuta kuin puurakentamista, Joel Tirkkonen sanoo.
Toinen muutos aiempaan liittyy elementtitehtaan rooliin dokumentoinnissa.
– Tilaelementti- eli moduulirakentamisessa talotekniikkaa ei rakenneta työmaalla vaan suurimmalta osin elementtitehtaalla. Talotekniikan laadusta en ole huolissani, mutta dokumentointi on elementtitehtaalle uutta. Dokumentointia varten tehtaalla voi olla oma työnjohtaja, joka vastaa tehtaan toteutuksesta, ja työmaalla on oma työnjohtaja. Tai sitten yksi henkilö kulkee työnjohtajan tehtävissä työmaalla ja elementtitehtaalla. Rakennusvalvonnan kannalta yksi työnjohtaja riittää, mutta laadun kannalta kaksi työnjohtajaa on joissain tapauksissa parempi, Henri Salonen toteaa.
Mikä on puurakennus?
Projektiuutiset esittelee vuosittain useita puurakennuksia, jotka saavat kiitosta arkkitehtuurista, energiatehokkuudesta ja kestävän kehityksen mukaisuudesta. Puurakennuksissa on kuitenkin yleensä myös betonia ja terästä.
– Iglua lukuunottamatta kaikki muut rakennukset ovat materiaaleiltaan hybridejä. Minulle rakennesuunnittelijana puurakennuksen määritelmä voisi olla, että puurakennuksessa kantavista rakenteista on vähintään 50 prosenttia puusta. Lasketaanko se 50 prosenttia kuutioista, lukumäärästä vai painosta, siihen minulla ei ole vielä vastausta, Henri Salonen toteaa.
Syksyllä 2023 Tuusulaan valmistuva lukio- ja kulttuuritalo Monio on valittu vuoden 2022 työmaaksi. Se on hirsiseinäinen ja pitkälti puurakenteinen.
– Moniossa on puupilarit ja puuvälipohjat, ja kantavissa rakenteissa on sekä puuta että terästä. Rakennuksen materiaaliluokituksella ei ole lisäarvoa. Hiilijalanjälkilaskelmat kertovat numeerisen totuuden rakennuksen ominaisuuksista koko elinkaaren kannalta, Salonen sanoo.
Puurakennuksen määritelmä ulottuu myös käyttäjäkokemukseen. Oletus on, että puukerrostalossa puu näkyy, tuntuu ja tuoksuu.
– Paloturvallisuussyistä puukerrostalon asunnot vuorataan kipsilevyillä, ja silloin puuta ei näy sisälle. Puuta sisätiloissa halutaan kuitenkin sisäilman laadun ja tunnelman vuoksi, Joel Tirkkonen sanoo.
Uusia ratkaisuvaihtoehtoja on varmasti tulossa.
– Kun puurakentaminen yleistyy, löydetään uusia ratkaisuja ja saadaan parempia tapoja toteutukseen, mikä saa hinnat painumaan. Tehostamishaasteet ovat samanlaisia kaikessa rakentamisessa, ja teollisessa puurakentamisessa on vielä sisäänajovaihe. Elementti- ja moduulitehtailla on näytön paikka siinä, että rakentaminen todellakin tehostuu ja laatu paranee, Tirkkonen toteaa.
Teksti: Jaana Ahti-Virtanen
