Passiivitalot ja matalaenergiatalot

Äärilinjaa edustavien passiivitalojen sekä maltillisempaan energiansäästöön tyytyvien matalaenergiatalojen konsepti kietoutuu samojen ydinseikkojen ja ominaisuuksien ympärille.

Avainkohdat ovat ulkovaipan osien tehokas lämmöneristävyys (paksu eristys), hyvin ilmatiivis ulkovaippa sekä lämmön talteenotto koneellisesta ilmanvaihdosta niin, että lämmön talteenoton vuosihyötysuhde saadaan korkeaksi.

Yhteiset piirteet

Muita matalaenergia- ja passiivitalojen yhteisiä piirteitä ovat muun muassa ilmaisten energialähteiden (sisäiset lämpökuormat ja aurinkoenergia), ilmanvaihdon lämmityksen, lämpöpumppujen, aurinkokeräimien ja hitaasti lämpöä luovuttavien tulisijojen suosiminen lämmityksessä ja lämpimän käyttöveden tuottamisessa. Ominaista on myös aurinkoenergian hyödyntäminen esimerkiksi rakennusten sijainnin, ikkunoiden suuntauksen ja aurinkokeräimien avulla, laadukkaat ja vähäpäästöiset rakennustarvikkeet ja pintamateriaalit, tavallista parempilaatuiset ja lämpöä eristävämmät ikkunat ja ovet sekä kylmäsiltojen vähentäminen ja liitosten tekeminen saumattomiksi. Lisäksi tyypillisiä piirteitä molemmille ovat energian- ja vedenkulutuksen vähentäminen ja hyvä hallinta, energiatehokkaat sähkölaitteet valot ja kodinkoneet mukaan lukien, huolellinen suunnittelu ja rakentaminen kiinnittäen tavallista enemmän huomiota liittymiin ja läpivienteihin. Myös talon osien vähentäminen, kaiken tekniikan yksinkertaistaminen, toistuvien ratkaisujen käyttäminen sekä talon tekeminen tarkoituksenmukaiseksi on tärkeää.  

Pelkistetyt muodot

Niinpä matalaenergia- ja etenkin passiivitalot ovat muodoltaan yleensä yksinkertaisia ja ikkunoiden pinta-alat kohtuullisia. Energiatarpeeseen vaikuttaa myös rakennuksen ulkovaipan pinta-alan suhde tilavuuteen eli rakennuksen muoto. Hyvin korkeita sisätiloja tulee välttää, eli talon tilavuus pitäisi olla optimoitu pinta-alaan nähden. Jos ilmatilavuus on suhteettoman suuri ja sisäilma vaihdetaan kerran kahdessa tunnissa, kuluu energiaa turhaan tämän ilman lämmittämiseen. Samoin suuria ikkunoita tulisi välttää, sillä yksi neliömetri ikkunaa kuluttaa yhtä paljon energiaa kuin 5−10 neliötä seinää. Korkeat ikkunat saattavat lisäksi aiheuttaa vedontunnetta. Kivilattiat kelpuutetaan vain kosteisiin tiloihin, sillä kivilattia kaipaa lattialämmitystä. Suurina pintoina tämä lämmitys johtaa ylilämpöön ja talon jäähdytykseen.  

Tarkasteltavana kokonaisenergiankulutus  

Passiivitalon ideaalisena tavoitteena on rakennuksen energiantarpeen taloudellinen minimointi ja samalla rakennuksen hyvä sisäilmasto. Asuinrakennusten energiakeskustelu painottuu kuitenkin tällä hetkellä turhan yksipuolisesti vain lämmitykseen, eristykseen ja tiiveyteen, kun tulisi tarkastella kokonaisenergiankulutusta. Siihen kuuluu lämmityksen lisäksi käyttöveden lämmittäminen ja taloussähkö, jonka osuus on selvästi kasvanut viime vuosina.  

Passiivitalossa kaikki tai lähes kaikki lämmitykseen tarvittava energia saadaan aurinkoenergiaa tai rakennuksen käytön aiheuttamaa lämpöä hyödyntämällä. Aurinkoenergiaa saadaan aurinkokeräimien, ikkunoiden ja varaavien rakenteiden välityksellä. Talon käytön aiheuttamaksi lämmöksi katsotaan puolestaan muun muassa valaistuksesta, laitteista ja koneista tuleva hukkalämpö sekä ihmisten synnyttämä lämpö.  

Passiivitalo määritellään sen tilojen lämmitysenergian tarpeen perusteella. Määritelmässä ei sinänsä oteta kantaa energiankulutukseen tai miten rakennus on lämmitetty. Talon määritellään kuluttavan korkeintaan neljäsosan rakentamismääräysten mukaan rakennetun ns. normitalon vaatimasta energiasta.  

Valtion Teknillisen Tutkimuskeskuksen VTT:n määritelmän mukaan passiivitalo on rakennus, jonka vuotuinen lämmitysenergiantarve Pohjoismaissa 60° leveysasteen pohjoispuolella on 20−30 kwh/ m²) riippuen maantieteellisestä sijainnista. Keski-Suomessa passiivitalon energiankulutus määritellään olevan keskimäärin 25 kWh/ m²/v. Kokonaisenergian tarve Suomessa on 75−85 kWh/m². Primäärienergian tarpeeksi on asetettu 130−140 kWh/ m²a. Primäärienergialla tarkoitetaan alkuperäistä energianlähdettä, jolla lämmitysenergia tuotetaan. Parocin passiivitaloasiantuntijan Pekka Rönkön mukaan passiivitalon lämmitysteho lasketaan Etelä-Suomessa -26 asteen, Keski-Suomessa -28−-31 asteen ja Lapissa -38 asteen alarajaan perustuen.  

Euroopan eri osissa sovellettavat passiivitalon määritelmät perustuvat eurooppalaisiin Intelligent Energy Europe (IEE) -tutkimusohjelman tutkimuksissa "Promotion of European Passive Houses PEP" ja "Passive-on" esitettyihin alustaviin energiantarpeen vaatimuksiin. Niihin nojautuvat niin ikään passiivitalon energiatavoitteet Suomen kylmässä ilmastossa. Rajat ovat suuntaa-antavia. Kaikissa ilmastoissa rakennuksen ilmavuotoluku n50 < 0,6 1/h.  

Ulkovaipan eristävyys ja tiiveys

Passiivitalon lämmityksen energiantarpeesta suurin osa voidaan kattaa niin sanotuilla ilmaisenergioilla eli sisäisillä lämpökuormilla ja aurinkoenergialla. Pientalon ilmanvaihdon lämmön talteenoton vuosihyötysuhteelle on laskettu, että sen pitäisi olla vähintään 75 prosenttia, jotta ulkovaipparakenteiden eristyspaksuudet eivät kasvaisi kohtuuttomiksi. Keskeiseksi ulkovaipparakenteiden suunnitteluperusteeksi muodostuu näin rakenteiden ja niiden liitosratkaisujen kylmäsiltojen hallinta.  

Passiivitalon määritelmän mukaiseen energiatarpeeseen voi päästä erilaisilla runko- ja tilaratkaisuilla ja rakennusmateriaaleilla. Suorakulmaisella laatikolla saataisiin passiivitalosta energiatehokkain ratkaisu. Muotojen lisääminen vähentää energiatehokkuutta ja lisää rakentamiskustannuksia, mutta silti voidaan pysyä vielä passiivirakentamisen puitteissa.  

Passiivitalon rakenteena voi olla esimerkiksi puurunkoseinä puuverhouksella, puinen I-palkkirunko tiiliverhouksella, puurunkoinen seinä eristerappauksella, harkkorunko eristerappauksella, betonirunko eristerappauksella tai tiiliverhouksella, levyeristetty yläpohja, puhallusvillaeristetty yläpohja, levyeristetty vino yläpohja, rossipohja sekä maavarainen lattia sokkeliperustuksella. Kaikki rakennustavat sopivat, kunhan vain saavutetaan riittävän hyvä ulkovaipan lämmöneristävyys ja tiiveys.  

Lämmöneristys ja ilmanvaihto

Lämmöneristys, ilmanpitävyys ja ilmanvaihto vaikuttavat asuinrakennuksen termiseen viihtyvyyteen. Passiivitalon perusominaisuuksina pidetään vedottomuutta ja lämpimiä sisäpintoja, mistä johtuen hyvä terminen viihtyvyys voidaan saavuttaa matalammalla huoneilman lämpötilatasolla kuin tavallisessa talossa. Passiivitalon huoneilman lämpötilatavoitteena on yleensä 20−21 °C.  

Rakentamisvaiheen tärkeimpiä toimenpiteitä ovat lämmöneristeiden asennus ja ilmatiiviyden varmistaminen. Eristemateriaali tulee valita ja asentaa rakenteisiin vaatimusten mukaisesti. Eristeen tulee täyttää eristystila kokonaan ja olla tiiviisti rakennekerroksia vasten. Eristekerrokseen ei saa jäädä ilmataskuja eikä koloja. Eristystyö tulisi myös hoitaa niin, että eristelevyjä ja ilmansulkuja joudutaan katkomaan mahdollisimman vähän.  

Ilmavuotoja esiintyy useimmiten ikkunoiden ja ulko-ovien ja ulkoseinän liitoksissa. Samat tiiviysvaatimukset koskevat kaikkia materiaaleja ja rakennusjärjestelmiä. Lopputulokseen vaikuttaa myös säätila. Onnistunut tiivistäminen edellyttää yleensä kuivia ja pölyttömiä pintoja sekä yli 0 °C:n lämpötilaa. Sauman puristaminen ilmansulkukerroksen (höyrynsulkumuovi) ja rakennekerroksen väliin ei riitä, vaan liitos täytyy lisäksi tiivistää. Ilmanvaihtokanavat asennetaan ilmansulkukerroksen sisäpuolelle. Vain raitisilma- ja poistoilmakanavat puhkaisevat ilmansulun. Läpiviennit tulee tiivistää. Kaikki ilma- ja höyrysulkujen liitokset tulee teipata huolellisesti siihen soveltuvalla teipillä.

Tekniset vaatimukset

Passiivitalo on suunniteltava ja toteutettava tiukasti kokonaisuutena. Vaatimukset ovat kireät läpi talon. Peruslähtökohtia ovat ulkovaipan hyvä lämmöneristyskyky ja ilmatiiviys, lämmön talteenotto ilmanvaihdosta (poistoilmasta), hyvä lämpötehokkuus, ilmaisenergioiden hyödyntäminen sekä kulutuksen minimoiminen.  

Lämmönläpäisyarvot

Ulkovaipan maksimilämmönläpäisyarvot (U) ulkoseinille ovat alle 0,15 W/ m²K (wattia per neliömetri x Kelvin), yläpohjalle alle 0,08 W/ m²K, maanvaraiselle alapohjalle välillä 0,10-0,15 W/ m²K, tuuletetulle alapohjalle alle 0,10 W/ m²K, rakenneosista ikkunoille alle 0,80 W/W/m2K ja ulko-oville alle 0,40 W/m2K.

Kylmäsillat

Kylmäsiltojen merkitys voi olla kriittinen koko passiivitalon toimivuudelle. Siksi ne pyritään minimoimaan passiivitalossa. Kylmäsiltojen vaikutusta pyritään vähentämään muun muassa ala- ja yläpohjan, ulkoseinän, nurkka-, ikkuna-, ovi- ja läpivientien liitosten suunnittelulla. Kylmäsiltojen lineearisen konduktanssin tulisi olla alle 0,01 W/mK sekä ilmanvaihtoluvun n50 alle 0,6 l/h (litraa tunnissa). Suomalaisten asuinrakennusten tyypillinen ilmanvuotoluku on 1,5−5. Kun ilmanvuotoluku on riittävän pieni, rakennuksen sijainnilla ja ympäristön tuuliolosuhteilla ei ole suurta vaikutusta talon lämmityksen energiatarpeeseen.  

Ilmanvaihto

Ilmanvaihdossa lämmön talteenoton vuosihyötysuhde pitäisi olla yli 75 prosenttia. Ilman tulee myös vaihtua riittävän usein, keskimäärin puoli kertaa tunnissa. Tuloilma voidaan lämmittää sen tulokanavissa sekä lisäksi esilämmittää passiivisesti maan lämmöllä lämpökaivossa tai maaputkistoissa. Lämpöä voidaan ottaa talteen myös lämpimästä jätevedestä. Lämminvesiputket ovat eristettyjä, mikä parantaa osaltaan lämpötehokkuutta.  

Kosteustekniikka

Passiivitalon kosteustekniikka edellyttää, että rakenteiden rakennuskosteuden kuivumisesta, kuivana pysymisestä ja lämmöneristyksen toimivuudesta huolehditaan. Tämä vaatii muun muassa, että tuulensulun ilmanläpäisevyys on pienempi kuin 10x10 (-6) m²sPa ja ilmansulun ilmanläpäisevyys pienempi kuin 1x10(-6) m²sPa. Ilmansulkuna käytettävän materiaalin saumakohdat on tiivistettävä. Ilmansulun ja tuulensuojan tulee olla yhtenäiset koko ulkovaipan alueella. Ulkovaipan ilmanpitävyys perustuu kunnolliseen ja ehyeen ilmansulkuun. Tuulensuojalla taas estetään kylmien ilmavirtausten pääsy eristyskerrokseen. Höyrynsulun vesihöyrynvastus tulisi olla vähintään viisinkertainen tuulensulun vastukseen verrattuna. Ulkoverhouksen pitäisi olla tuulettuva. Märkätilojen vedeneristykseen suositellaan käyttämään sertifioituja tuotteita ja asentajalta pitäisi löytyä henkilösertifikaatti. Vedeneristyksen läpiviennit tehdään Rakentamismääräyskokoelman osan C2 ohjeiden mukaan samoin kuin vesijärjestelmä, mikä tarkoittaa suojaputkia tai pinta-asennuksia. Talotekniikkaan kuuluvat sähkövedot sekä ilmanvaihtokanavat tehdään ilmansulun sisäpuolelle. Vain tulo- ja jäteilmakanavat lävistävät ilmasulun. Kaikki LVIS-läpiviennit on tiivistettävä huolellisesti.

Ikkunat

Ikkuna- ja oviliitosten saumojen tulee olla lämpöeristettyjä ja tiivistettyjä ulko- ja sisäpinnoilta. Kun kiinteät ikkunat liitetään suoraan runkorakenteisiin, liitoksen kylmäsiltavaikutus vähenee. Ja jos lämpöeristetyn ikkunan karmin liitos tulee harkkorakenteen ulkopintaan sen sijaan, että se tulisi harkkorakenteen päälle, tehollinen maksimilämmönläpäisyarvo paranee. Auringon ilmaisenergiaa voidaan hyödyntää muun muassa ikkunoiden erikoislasituksella, talon muodon massoituksella ja talon suuntauksella niin, että otetaan lämpöä auringon puolelta sijoittamalla ikkunat sinne suuntaan ja estetään kylmää pääsemästä pohjoisen puolelta sekä ollaan käyttämättä aurinkoa varjostavia rakenteita tai kasvillisuutta.   

Muodon massoitus

Talon muodon massoituksella minimoidaan kulutusta, kun vaipan alan ja tilavuuden suhde tehdään pieneksi. Kun kylmäsiltoja vältetään tarkasti, saadaan enemmän vapautta muotoihin ja muodon merkitys energian kulutukseen pienenee. Muun ilmaisenergian, laitteista, koneista ja ihmisistä lähtevän, hyödyntämisen suuruuteen vaikuttavat muun muassa termisen massan määrä, pinta-ala, lämmönsiirtokertoimet massan pinnalla, massan ja massaa peittävien pinnoitteiden lämpötilajohtavuudet, matot, seinävaatteet yms. Passiivitalossa on näin huomattavan paljon tärkeitä yksityiskohtia mietittäväksi ja toteutettavaksi ennen kuin konsepti pelaa kunnolla.  

Teksti Juha Palojärvi
Kuva Lammi-Kivitalot