Asiantuntijajutut

Uusi laskentatapa ohjaa energiatehokkuuden optimointiin lasitetuilla parvekkeilla

ke 21. helmikuuta 2018 10.48.00

Väitöstyössä kehitetyn uuden laskentatavan avulla lasitetun parvekkeen ja terassin sisäilmasto sekä toisaalta sen energiatalous pystytään optimoimaan. Energiansäästön kannalta keskeisimmät asiat ovat rakennuksen ulkoseinän määrä ja ominaisuudet, auringon säteilyenergian määrä sekä parvekkeen ulkoilmaan rajoittuvien osien määrä ja ominaisuudet.

”Lasitettujen tilojen energiansäästövaikutukset ja sisäilmasto” -väitöskirjatutkimuksessa kehitetty laskentatapa auttaa muun muassa arkkitehtejä ja ra- kennesuunnittelijoita varmistamaan, että parveke- tai terassilasituksen suunnitteluvaiheessa auringon- suojaukseen ja energiansäästövaikutuksiin kiinnite- tään riittävästi huomiota.

Parvekkeiden lämpöteknisten kysymysten tarkastelun lähtökohtana olivat lämmittämättömät ulkotilat, jotka saavat lämmitysenergiansa tilan ulkopuolelta eli auringon säteilystä ja rakennuksesta sisältä lämpöhäviöinä.

Tutkimuksen lähtökohta oli erityisesti parvekkeen käyttöolosuhteiden parantaminen. Hyvällä suunnittelulla lasitus voi olla sekä energiatehokas että miellyttävä käyttää. Parvekkeelle voidaan esimerkiksi hankkia auringonsuojaverhoja tuomaan sisäilmaan lisää säätömahdollisuuksia, jos laskenta osoittaa, että passiiviset keinot eivät riitä pitämään parveketta riittävän viileänä kesäaikana. Tämän jälkeen asukas voi säätää entistä paremmin parvekkeen olosuhteita sulkemalla ja avaamalla lasituksia ja niihin kytkettyjä verhoja.

Lasitetut parvekkeet ovat ympäri vuoden ulkoilmaa lämpimämpiä. Tämä pienentää rakennuksen ulkovaipan lämpöhäviöitä parvekkeen kohdalla ja tuottaa siten energiataloudellista hyötyä. Tyypillisesti energiansäästövaikutus vaihtelee 3–11 prosentin välillä. Tarkkojen tapauskohtaisten lukujen selvittämiseen voidaan hyödyntää väitöstyössä esitettyä laskumenetelmää.

Toisaalta lasitetulla parvekkeella voi jo toukokuussa olla jopa 40 astetta lämmintä. Tästä johtuen parvekkeen suunnittelussa pitää huomioida kesäajan sisäilmasto. Auringonsuojausratkaisuna suositellaan sisäpuolisia auringonsuojaverhoja, jotka luovat tuulettamisen kanssa parvekkeelle miellyttävät olosuhteet.

Tehokas tuulettaminen kuitenkin edellyttää, että vähintään neljännes lasituksesta on auki. Lasit voidaan aukaista kokonaankin, mutta silloin ei voida suojautua auringon suoralta paisteelta.

Asukkaat vaikuttavat merkittävästi sekä energi- ansäästöön että ylilämmön hallintaan – lasit on pidettävä talvella suljettuna ja kesällä riittävästi auki. Auringonsuojaverhot ehkäisevät auringon suoralta paisteelta, säteilylämmöltä ja naapurien katseilta. Auringonsuojat ovat säteilysuojan lisäksi mukavuus- tekijä, joka tuo tilaan juuri sitä säädeltävyyttä, jota asukkaat tilaan toivovat.

 

 

Vastaväittäjänä tilaisuudessa toimi tutkimusprofessori Miimu Airaksinen ja tilaisuutta valvoi professori Matti Pentti.

 

  • Lämpötilanmittauksia 24 parvekkeella, joista 18 lasitettua ja 6 lasittamatonta.
  • Tuhansia sisäilmasto- ja energiansäästösimulointeja IDA-ICE ohjelmalla
  • Lasitettu parveke tyypillisesti 1,6–9,9 °C aina ulkolämpötilaa lämpimämpi. Suurin mitattu lämpötilaero 29,6 °C, eli lasitettu parveke on keskimäärin noin 5 °C lämpimämpi kuin lasittamaton.
  • Lasitukset pienentävät parvekkeen ul- kovaipan lämpöhäviöitä 15–25 %.
  • Lasitetulla parvekkeella voi olla yli 20 asteen lämpötiloja jo helmikuun lopulla ja viimeisen kerran lokakuun lopulla. Käyttöaika on siis useamman kuukauden avoparveketta pidempi.
  • Diplomityön perusteella lasitetun parvekkeen energiansäästö on noin 3,4–10,7 %, keskiarvona on 5,9 %.
  • Tehokas tuulettaminen edellyttää, että vähintään 25 % lasituksesta on auki.
  • Suurimmat mitatut lämpötilat lasitetul- la parvekkeella oli lähelle 40 °C. Yliläm- pö saadaan haltuun tuulettamalla ja/ tai hankkimalla auringonsuojaverhot.

Lähde: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-15-3979-4

 

”Väitösprojektini alkoi vuonna 2009, kun Lu-mon Oy tilasi Tampereen teknilliseltä yliopistolta tutkimuksen parvekelasien energiansäästövaikutuksista. Tilaus oli jatkoa aiemmin julkaistuille selvityksille parvekelasien säänsuojavaikutuksista, joita muun muassa Jussi Mattila omassa väitöskirjaprojektissaan tutki. Tutkimus toteutettiin diplomityönä, jonka tekijäksi minä päädyin. Tutkimuksessa toteutettiin laajoja kenttämittauksia tietokonesimulointeja hyödyntäen.

Perusteellisesti tehty työ loi hyvän pohjan jatkotutkimuksille, joka tosin käynnistyi vasta 2014 alussa. Silloin pääsin TTY:n tohtorikouluun. Sen jälkeen alkoi tutkimus- ja julkaisu-urakka, jonka lopputuloksena on linkin takaa löytyvä väitöskirja: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-15-3979-4 Tutkimuksen tulokset perustuvat laajoihin kenttämittauksiin Tampereella vuosina 2009–2010 ja Malmössä vuosina 2014–2015 sekä tuhansiin IDA-ICE ohjelmalla suoritettuihin energiasimulointeihin IDA-ICE-ohjelmalla. Kenttämittauksissa oli mukana 24 kerrostaloparveketta ja niitä vastaavat huoneistot sekä yksi opiskelija-asuntola Malmön keskusta-alueella.

Simuloinnit kattoivat yleisimmät asuntotyypit Suomessa sekä opiskelija-asuntolan Ruotsissa. Näiden perusteella pystyttiin arvioimaan käsiteltyjen parvekkeiden lämpötilaolosuhteita ja energiansäästövaikutuksia pohjoisessa ilmastossa niin kesä- kuin talviaikanakin sekä luomaan yksinkertaistettu laskentatapa parvekelasituksien energian- säästön ja sisäilmastovaikutuksien arvioimiseen.”

 

PARVELASITUKSEN HISTORIAA
NÄKÖKULMIA ALAN KEHITYKSESTÄ VIIMEISTEN VUOSIKYMMENTEN AIKANA

Parvekelasiteollisuuden juuret ulottuvat 1980-luvun puoliväliin. Silloin Lemminkäisen tuotekehityksessä keksittiin loistava idea – avautuvat parvekelasitukset. Hyvin nopeasti keksinnön jälkeen markkinoille tulivat Cover, Nika ja Lumon eli yhtiöt, jotka 1990-luvulla lähtivät nostamaan parvekelasialaa kansainvälisesti tunnustetuksi.

Alussa parvekkeiden lasituksia tehtiin yksittäisille kuluttaja-asiakkaille, mutta jo vuoden 1995 tienoilla mukaan tulivat kokonaiset parvekelasijulkisivut. Tässä vaiheessa myös Lemminkäinen myi oman parvekelasi- ja alumiinikaideliiketoimintansa Lumon Oy:lle.

Parvekkeiden lasittamisella ei kuitenkaan ollut vielä vakinaista markkina-asemaa, vaan sitä pidettiin enemmän ohimenevänä muoti-ilmiönä. Sen vuoksi lasituksia käsiteltiin kaupungin rakennusvalvonnoissa ja rakennusalalla kevyin ottein. Ala kuitenkin kehittyi nopeasti ja vakiinnutti paikkansa osana kaupunkien arkkitehtuuria.

Nykyään Suomessa on yli 600 000 lasitettua parveketta ja noin 60 000 lasitettua terassia. Lisäksi näihin on vuoden 2016 loppuun mennessä asennettu erilaisia auringonsuojatuotteita arviolta noin 60 000 parvekkeelle. Noin 75 prosenttia Suomen kerrostaloparvekkeista on lasitettu. Voidaankin olettaa, että Suomi on maailman johtavia maita parvekkeiden lasittamisessa.

Parvekelasien yleistymisen syitä on jälkeenpäin selvitelty paljon. Varhaisimmat tutkimukset ovat 1990-luvulta, jolloin muun muassa Jari Heikkilä käsitteli aihetta väitöskirjassaan ”Parveke suomalaisen kerrostalon asuntokohtaisena ulkotilana”. Hän esitti työnsä keskeisinä johtopäätöksinä parvekkeiden nostamista lähiökorjaamisen yhdeksi painopisteeksi, parvekkeiden kokojen kasvattamista sekä sulkemista parvekelasituksin.

Tämän jälkeen Jussi Mattila selvitti omassa väitöskirjassaan erilaisten suojaustoimien tehokkuutta betonirakenteiden kestävyyteen. Hän totesi työssään, että lasitus suojaa parvekkeen sisäpuolisia rakenteita.

Tämän tutkimustoiminnan luonnollisena jatkumona käynnistin Tampereen teknillisellä yliopistolla vuonna 2009 parvekelasien energiansäästö- ja sisäilmastotutkimuksen. Myöhemmin 2010-luvulla Ville Kovalainen keskittyi parvekelasien ääneneristystutkimukseen.

Näiden vuosien aikana on selvitelty myös parvekelasien vaikutuksia parvekkeiden paloturvallisuuteen. Aktiivinen tutkimustoiminta monella sektorilla osoittaa, että myös alan tutkimuksessa Suomi on maailmanlaajuisestikin kat- sottuna edelläkävijämaa.

Viimeisimmät tutkimukset osoittavat, että asukkaat tuntevat parvekelasien keskeiset hyödyt. Perusteina parvekkeiden lasittamiselle on löydetty niin arkkitehtuurista, rakennustekniikasta, asumisviihtyvyydestä kuin meluntorjunnastakin. Erityisen tärkeänä parveketta pitävät henkilöt, joiden on muutoin vaikea liikkua ulkona.

Asukkaille tärkeitä parvekkeen ominaisuuksia ovat toimivuus, koko, valoisuus, kestävyys ja esteettisyys. Parvekkeita käytetään yleiseen oleskeluun ja harrastetoimintaan. Käytön painopiste on kesäkaudella. Viimeisimpänä trendinä voidaan pitää lasituskohtaisia aurinkosuojaverhoja, jotka ovat alkaneet yleistyä myös Suomen olosuhteissa.

 

Tutkimukset kuitenkin osoittavat, että nykyiset lasitetut parvekkeet eivät ole energiatehokkuuden ja sisäilmaston kannalta optimaalisia. Tietoa lasitusten energiansäästö- ja sisäilmastovaikutuksista on hyvin vähän saatavilla. Toisaalta suunnittelua rajoittavat myös ohjeistukset ja määräykset. Esimerkiksi Ympäristöopas 72 määrittelee parvekkeen rakennusoikeuteen kuulumattomaksi kaiteelliseksi ulkotilaksi. Se voidaan suojata avattavilla rakenteilla, kuten liukulaseilla, jos lasituksista vähintään 30 prosenttia on avattavissa, ja jos lasitusrakenne on niin väljä, että korvausilmaa saadaan riittävästi lasien ollessa suljettuina.

 

TEKSTI JA KUVAT: Kimmo Hiiliaho 
tekniikan tohtori, henkilöstön kehityspäällikkö, Lumon Oy
 



Takaisin edelliselle sivulle

Tapaustutkimus: EU-GUGLE-projektin pilotti Tampereen Kaivoka...

Perusparannuksen vaikutus 1968 valmistuneen kerrostalon sisäolosuhteisiin.

Kaupunkien sopeutuminen ilmastonmuutokseen: kohtaavatko odot...

Tarvetta ilmastonmuutokseen sopeutumiseen ei enää kyseenalaisteta, etenkään kaupungeissa. ...