Karelia-ammattikorkeakoulun Älykäs ja ilmastoviisas rakentaminen -hankkeessa tarkasteltiin, miten rakennushankkeen päästöjä voidaan ohjata erityisesti runkorakenteen osalta suunnitteluvaiheessa. Tarkasteluissa havaittiin, että kahden eri rungon päästöt voivat olla jopa yli kaksinkertaiset. Pilottitoteutusta voi hyödyntää esimerkkinä hiilijalanjälkilaskennan integroimisesta osaksi suunnitteluvaihetta.
Rakennuksen hiilijalanjälki muodostuu rakennuksen elinkaaren aikana lukuisista osatekijöistä. Perinteisesti tarkastelu on painottunut rakennuksen käyttöaikaan ja energiankulutuksesta aiheutuviin operatiivisiin päästöihin. Viime vuosina painopiste on kuitenkin siirtynyt, sillä energiantuotannon päästöjen laskiessa operatiivisten päästöjen suhteellinen osuus rakennusten elinkaaren kokonaispäästöistä pienenee. Vastaavasti rakentamisen aikaiset, materiaaleihin sitoutuneet päästöt ovat nousseet keskeiseksi ja jopa suurimmaksi yksittäiseksi päästökomponentiksi (Palomar-Torres ym. 2025).
Rakentamisen aikaisia ilmastovaikutuksia voidaan pienentää esimerkiksi vähähiilisten materiaalien käytöllä sekä minimoimalla logistiikasta ja työkoneista aiheutuvia päästöjä. Rakentamisen aikaisten päästöjen ohjaus tulisi aloittaa heti hankkeen alkumetreillä, sillä suunnitteluratkaisujen lukitsemisen jälkeen vaikutusmahdollisuudet ovat vähäisempiä. Päästöjen määräytyminen on monilta osin yhteneväinen kustannusten muodostumisen kanssa. Vaikutusmahdollisuudet kustannuksiin (ja päästöihin) ajan funktiona voidaankin esittää ns. MacLeamy-käyrän kautta (kuva 1). Käyrä esittää, miten muutokset vaikeutuvat hankkeen edetessä nostaen kustannuksia.
Edellä kuvattu elinkaaripäästöjen painopisteen siirtymä rakennuksen käyttöajasta kohti rakentamisen aikaisia, materiaaleihin sitoutuneita päästöjä asettaa uusia vaatimuksia rakennushankkeiden suunnittelulle ja ohjaukselle. Osana Karelia-ammattikorkeakoulun Älykäs ja ilmastoviisas rakentaminen -hanketta arvioitiin suunnitteilla olleen rakennuskohteen eri toteutusvaihtoehtoja elinkaaripäästöjen näkökulmasta. Kyseinen rakennuskohde sijaitsi Joensuun Kanervalassa ja koostui neljästä rakennuksesta ja noin 8 000 neliömetrin kokonaisalasta.
Tarkastelut toteutettiin rakennushankkeen hankesuunnitteluvaiheessa tiiviissä yhteistyössä rakennuttajan ja suunnittelijoiden kanssa. Tässä artikkelissa keskitytään nimenomaan siihen, miten materiaalisidonnaisia päästöjä voidaan ohjata ja optimoida rakennushankkeen alkuvaiheessa, ja esitetyt havainnot pohjautuvat kyseisen hankkeen kokemuksiin ja tehtyihin elinkaarilaskelmiin.
Vaatimukset hankinta-asiakirjoihin
Työ käynnistyi kohteen suunnitteluohjeeseen ja hankesuunnitelmiin tehdyillä kirjauksilla osana ehdotussuunnittelua tehtävästä tutkimuksesta, jotta tarjoajat pystyisivät huomioimaan vaatimukset tarjouksissaan. Dokumentteihin kirjattiin, että hanketiimin tuli laatia kustakin keskeisemmistä suunnitteluratkaisuista kolme potentiaalisinta ratkaisua, joita analysoitaisiin tutkimuksen edetessä hiilijalanjäljen osalta. Lisäksi suunnitteluohjeistuksiin kirjattiin maininta, että tuotokset tehtäisiin tietomallipohjaisesti YTV2012-ohjeen mukaisesti siten, että arkkitehtisuunnitelmien tarkkuustaso olisi vähintään YTV 2012-ohjeen kolmannen osan tarkkuustaso 2 ja rakennesuunnitelmat RAK tilaajan ohje -dokumentin tarkkuustasolla 3. Riittävän tarkasti tietomallinnetuilla toteutusvaihtoehdoilla pyrittiin varmistamaan tehokas ja luotettava elinkaariarvioinnin prosessi, sillä määrätietojen johtaminen on huomattavasti tehokkaampaa tarkasta tietomallista verrattuna perinteisiin 2D-dokumentteihin. Lisäksi hankintadokumentteihin kirjattiin maininta siitä, että hanketiimin kesken voidaan järjestää tutkimusta edistäviä työpajoja perinteisten suunnittelukokousten ohella.
Rungolla merkittävin potentiaali
Suunnittelun käynnistyessä, tarkasteluja tehtiin useammille rakennusosille, mutta painotus oli erityisesti runkoratkaisuilla. Rakennuksen kantava runko muodostaa yksin suurimman osan koko rakennuksen massasta ja on siten tarkoituksenmukaisempia kohteita hiilijalanjäljen ohjaamisen näkökulmasta. Rakennuskohteen kohdalla tarkasteltavaksi runkojärjestelmiksi valikoitui kolme päävaihtoehtoa, jotka olivat teräsbetoninen, rankarunkoinen ja massiivipuinen vaihtoehto. Kaikki rungon toteutusvaihtoehdot ovat elementtirakenteisia. Lisäksi näiden ohella analysoitiin vähähiilistä betonia sekä massiivipuisen vaihtoehdon osalta erilaisia yhdistelmiä viilupuuta (LVL) ja ristiinliimattua massiivipuulevyä (CLT). Runkovaihtoehdot on tarkemmin esitetty taulukossa 1.
Runkovaihtoehtojen vertailut tehtiin tontin korkeimpaan viisikerroksiseen rakennukseen. Ajatuksena oli, että yhden rakennuksen päästöarvot olisivat skaalattavissa koko tontin rakennuksille pinta-alojen pohjalta, sillä rakennukset olivat korkeutta lukuun ottamatta runkojärjestelmiltään toisiaan vastaavia. Tarkasteltavan rakennuksen pinta-ala oli 2 168 m². Rakenteiden pinta-alat olivat ulkoseinän osalta 1 391 m², väliseinän osalta 1 284 m², välipohjan osalta 1 550 m² ja yläpohjan osalta 436 m². Tulee huomata, että joissakin tapauksissa valittu runkoratkaisu voi vaikuttaa rakenteiden pinta-aloihin, esimerkiksi jos kantavien seinien moduulijakoa jouduttaisiin muokkaamaan vaakarakenteen maksimijännevälin vuoksi. Näin ei kuitenkaan ollut tarkasteltavien rakennusten osalta, vaan valittu arkkitehtuuri mahdollisti kantavien rakenteiden sijoittelun samalla tavalla kaikissa vaihtoehdoissa. Todellisuudessa pieniä poikkeamia pinta-aloihin tulisi esimerkiksi johtuen puurakenteen korkeammasta välipohjarakenteesta, mutta sitä ei tarkastelussa erikseen huomioitu. Kuvassa 2 on esitetty tarkasteltavan kohteen visualisointi
Puurakenteilla matalin hiilijalanjälki
Runkovaihtoehtojen vertailu toteutettiin Ympäristöministeriön vähähiilisyyden arviointimenetelmän mukaisena prosessipohjaisena elinkaariarviointina, jossa rakennus mallinnetaan materiaalien ja prosessien elinkaarimoduuleina A–C. Tarkasteltu laskentajakso oli 50 vuotta ja tulokset esitettiin indikaattorilla kgCO₂e/m²/a. Biogeenisen hiilen sidontaa ei vähennetty tuloksista, jolloin vertailtavuus eri materiaalien välillä säilyi selkeämpänä. Rakenteiden osat massoiteltiin pinta-alojen pohjalta pohjautuen teoreettisiin materiaalimenekkeihin. Tiheys- ja päästötiedot poimittiin rakentamisen päästötietokannasta (co2data.fi/rakentaminen) ja tuotekohtaisista ympäristöselosteista (EPD). Hiilijalanjälkilaskelmassa huomioitiin myös osien vaihdot RT-kortin 103765 mukaisesti.
Ilmastovaikutukset versioittain on esitetty kaaviossa 1. Elinkaaren hiilijalanjäljen summa on esitetty jokaisen palkin yläpuolella. Kaaviosta voidaan havaita, että rankarunkoinen vaihtoehto saa matalimmat elinkaaripäästöt (1,45 kgCO2e/m²/a), kun taas korkein arvo on betonirungolla ilman vähähiilistä betonia (3,50 kgCO2e/m²/a). Lähimmäksi rankarungon päästöjä pääsee massiivipuiset vaihtoehdot (1,83–2,07 kgCO2e/m²/a). Vähähiilisellä betonirungolla päästöt ovat puolestaan noin 16 % matalammat kuin normaalilla betonilla (2,93 kgCO2e/m²/a).
Hiilijalanjälkeä analysoitiin myös koko tontin rakennusten yhteenlasketulla laajuudella. Laskemalla hiilijalanjäljen, 50 vuoden tarkastelujakson ja lämmitetyn nettoalan (8309 m²) tulo, saadaan elinkaaripäästöt runkovaihtoehdoille. Matalimmat elinkaaripäästöt ovat luonnollisesti edelleen rankarunkoisella vaihtoehdolla (603 540 kgCO2e) ja korkeimmat normaalista betonista toteutettavalla vaihtoehdolla (1 452 783 kgCO2e). Ero korkeimman ja matalimman arvon välillä (n. 850 tCO2e) vastaa yli sadan suomalaisen vuotuista hiilijalanjälkeä (SYKE 2026).
Lisäksi analysoitiin, mistä materiaaleista elinkaaripäästöt versioittain syntyvät (kaavio 2). Tietojen kerääminen tapahtui keräämällä laskentasovelluksesta kaikkien eri materiaalien päästöt ja koostamalla ne taulukkoon. Tulokset kuvaavat pelkän kantavan rungon materiaaleja, eikä mukana ole esimerkiksi täydentäviä rakenteita tai talotekniikkaa. Kaaviosta voidaan havaita, että puisissa vaihtoehdoissa materiaalijakauma on huomattavasti moninaisempi verrattuna betonisiin vaihtoehtoihin, jossa ylivoimaisesti suurin osa päästöistä muodostuu yksin teräsbetonista. Puolestaan massiivipuisissa vaihtoehdoissa voidaan havaita puun osuuden päästöistä olevan korkeampi verrattuna rankarunkoon, jossa eristeiden osuus on hieman korkeampi. Merkittävimpien päästölähteiden pohjalta voidaan tunnistaa mielekkäimmät rakennusosat jatkokehittämistä varten.
Lopuksi
Tutkimuksen toteuttaminen todellisessa rakennushankkeessa tarjosi hankkeelle arvokkaan mahdollisuuden tunnistaa ja jalostaa toimintamalleja, joiden avulla rakennuksen materiaalisidonnaisia päästöjä voidaan ohjata jo hankkeen alkumetreiltä lähtien, ennen kuin keskeiset suunnitteluratkaisut lukkiutuvat. Tulokset osoittivat, että elinkaaripäästöjen tehokas ohjaaminen edellyttää koko hanketiimin yhteistyötä ja yhteistä ymmärrystä tavoitteista, mikä samalla vahvistaa projektin sisäistä sitoutumista. Hiilijalanjäljen tarkastelu osoittautui toimivaksi, kun se kytkettiin osaksi ehdotussuunnitteluvaiheessa tehtäviä kustannusarvioita: case kohteessa kahdelle potentiaalisimmalle ratkaisuvaihtoehdolle laadittiin myös investointikustannuslaskelmat päätöksenteon tueksi. Jotta hiilijalanjälki voi aidosti ohjata suunnittelua, sille tulisi määritellä selkeät ja vertailukelpoiset mittarit jo hankkeen alkuvaiheessa. Verrokkitasona voidaan käyttää esimerkiksi ilmastoselvityksen raja-arvoa kireämpää tavoitetta tai aiempaa, vastaavaa hanketta matalampaa hiilijalanjälkeä. Tutkimus vahvisti myös ennakkokäsitystä puun suorituskykyisyydestä rakennusten runkomateriaalina materiaalisidonnaisten päästöjen näkökulmasta.
Kirjoittaja:
Juuso Kokkonen, projektiasiantuntija, Karelia-ammattikorkeakoulu
Lähteet:
Palomar-Torres, A., Rey-Hernández, J. M., Rey-Hernández, A., & Rey-Martínez, F. J. 2025. Decarbonizing Near-Zero-Energy Buildings to Zero-Emission Buildings: A Holistic Life Cycle Approach to Minimize Embodied and Operational Emissions Through Circular Economy Strategies. Applied Sciences, 15(5), 2670. https://doi.org/10.3390/app15052670.
Davis, D. 2011. The MacLeamy curve. https://www.danieldavis.com/macleamy/.
SYKE. 2026. Suomalaisten kulutuksen hiilijalanjälki. Ympäristö.fi. https://www.ymparisto.fi/fi/suomalaisten-kulutuksen-hiilijalanjalki.
Älykäs ja ilmastoviisas rakentaminen -hanke
