Tämä tutkimusraportti liittyy vuosina 2009–2012 toteutettuun FRAME-tutkimusprojektiin, jonka keskeisenä tavoitteena on ollut selvittää ilmastonmuutoksen ja lämmöneristyksen lisäyksen vaikutuksia vaipparakenteiden kosteusteknisessä toiminnassa ja rakennusten energiankulutuksessa Suomen ilmastossa. Tavoitteena on ollut myös selvittää millä rakenteellisilla tai muilla teknisillä ratkaisuilla vaipparakenteiden kosteusteknistä toimintaa voidaan parhaiten parantaa. Tutkimuksen muina tavoitteina on ollut selvittää ilmastonmuutoksen ja lämmöneristyksen lisäyksen vaikutuksia vaipparakenteiden lämpöteknisessä toiminnassa, sisäilman olosuhteissa ja LVI-järjestelmien käytössä sekä laatia uusia ohjeistuksia rakennustyömaan kosteudenhallintaa varten. Tutkimuksessa on keskitytty tavanomaisten tai riskialttiiksi tiedettyjen rakenteiden toiminnan tarkasteluun.

Tutkimuksen yhteydessä Tampereen teknillisessä yliopistossa on saatu valmiiksi uusi rakenteiden kosteusteknisen toiminnan analysointimenetelmä, jolla voidaan aiempaa luotettavammin tarkastella rakenteissa ilmeneviä kosteusriskejä sekä nykyisessä että tulevaisuuden ilmastossa. Suurin osa tämän tutkimuksen tuloksista perustuu tällä menetelmällä tehtyihin laskentatarkasteluihin. Menetelmällä saatujen tulosten avulla rakenteet voidaan suunnitella jatkossa siten, että ne kestävät myös poikkeuksellisen rasittavien sääolojen vaikutukset muuttuvassa ilmastossa.

Tärkeä osa uutta analysointimenetelmää ovat ulkoilman rakennusfysikaaliset testivuodet Suomen ilmastossa. Nämä testivuodet määritettiin TTY:llä Ilmatieteen laitoksen mittaaman ja määrittämän säädatan avulla sekä nykyilmastossa että tulevaisuuden ilmastossa (vuosien 2050 ja 2100 ilmastot). Jokaisesta ilmastosta määritettiin kaksi testivuotta, joiden avulla voidaan tarkastella lähes kaikkien vaipparakenteiden kosteusteknistä toimintaa kriittisissä kosteusolosuhteissa. Tulevaisuuden ilmastoista määritetyt testivuodet perustuvat A2-ilmastonmuutosskenaarioon, jonka perusteella Ilmatieteen laitos on laatinut ennusteen ulkoilman olosuhteiden muuttumisesta.

Ilmastonmuutos ja lämmöneristyksen lisäys heikentävät useiden nykyisellä tavalla toteutettujen vaipparakenteiden kosteusteknistä toimintaa ja vikasietoisuutta, koska rakenteiden sisällä lämpötila- ja kosteusolosuhteet muuttuvat. Osassa rakenteita muutos on erittäin suuri.

Ennustetun ilmastonmuutoksen seurauksena ulkolämpötilat nousevat, sademäärät kasvavat ja pilvisyys lisääntyy. Myös ulkoilman suhteellinen kosteus voi nousta ja tuulisuus lisääntyä jossain määrin. Nämä kaikki tekijät lisäävät homeen kasvua ja kosteuden kondensoitumista varsinkin rakenteiden ulko-osissa ja joissakin tapauksissa myös muualla rakenteessa. Lisäksi rakenteiden kuivuminen hidastuu ja kuivumisajat pitenevät.

Lämmöneristyksen lisäys vähentää puolestaan lämmön siirtymistä vaipparakenteiden läpi, jolloin lämpötila laskee rakenteen ulko-osassa ja suhteellinen kosteus nousee. Myös tämä asia lisää homeen kasvua ja kosteuden kondensoitumista rakenteen ulko-osassa. Rakenteiden vikasietoisuus heikkenee samasta syystä, koska sisältä tuleva lämpö ei pysty kuivattamaan rakenteita samalla tavoin, jos niihin pääsee ylimääräistä kosteutta ajoittaisen kosteusvuodon tai poikkeuksellisten sääolojen seurauksena.

Rakenteiden kosteusriskit lisääntyvät myös rakenneratkaisujen, lämmöneristetyyppien ja toteutustapojen muutosten seurauksena. Muutosten vaikutus rakenteiden kosteustekniseen toimintaan on tunnettava, joten rakennusalalla tarvitaan näihin asioihin liittyen jatkossa paljon koulutusta.

Rakenteiden vikasietoisuuden heikkeneminen korostaa jatkossa entisestään rakennusaikaisen kosteudenhallinnan merkitystä. Rakenteet ja materiaalit tulee suojata sadeveden vaikutuksilta niin hyvin kuin mahdollista, ja rakenteille on varattava riittävästi kuivumisaikaa ennen tiiviiden pinnoitteiden tai kuvumista hidastavien peittävien rakenteiden asentamista. Varsinkin puurakenteiset talot on suositeltavaa tehdä suojateltan sisällä.

Lähes kaikki vaipparakenteet saadaan toimiviksi myös seuraavan 100 vuoden aikana rakenteellisten muutosten ja toteutusohjeiden muutoksien avulla. Puurakenteiden kosteusteknistä toimintaa voidaan parantaa merkittävästi laittamalla kantavien rakenteiden ulkopuolelle lämmöneristystä. Betoni- ja kivirakenteiden kuivumiseen on puolestaan varattava lisää aikaa, jos niiden ulkopuolella käytetään lämmöneristeenä solumuovieristeitä. Liitosten ja detaljien toimivuuteen tulee kiinnittää erityistä huomiota. Niillä on oleellisen merkitys koko rakenteen toimivuudelle.

Uudet betonirakenteet ovat kosteusteknisesti toimivia, jos ne tehdään nykyisten ohjeiden mukaisesti. Raudoitteiden sijainti tulee olla normien ja toleranssien mukainen ja ruostumattomien terästen käyttö julkisivuissa on suositeltavaa (erityisesti pieliteräkset). Pakkasenkestävyyden suhteen nykyinen vaatimustaso on riittävä, jos betoni lisähuokostetaan ohjeiden mukaisesti. Pakkasrapautumisvaurioita saattaa kuitenkin alkaa esiintyä vanhassa rakennuskannassa myös sisämaassa ilmastonmuutoksen myötä. Lämmöneristyksen lisäys ei vaikuta betonijulkisivun kosteustekniseen toimintaan.

Massiivirakenteet, kuten hirsi- ja kevytbetonirakenteet, tulisi lämmöneristää aina ulkopuolelta hyvin vesihöyryä läpäisevällä eristeellä. Jos rakenteita eristetään sisäpuolelta, niiden on päästävä kuivumaan riittävästi ennen sisäpuolisen lämmöneristeen ja höyrynsulun laittoa. Höyrynsululta vaadittava vesihöyrynvastus riippuu oleellisesti sisäpuolisen lämmöneristyksen lämmönvastuksesta.

Matalassa tiiliverhotussa puurunkoisessa ulkoseinässä tarvitaan erittäin hyvin lämpöä eristävä tuulensuoja puurakenteen ulkopuolella. Korkeassa tiiliverhotussa ulkoseinässä (>10 m) puurakenteen ja tiiliverhouksen väliin on laitettava kummaltakin puolelta tuuletettu höyrynsulkukerros, joka estää kosteuden siirtymisen diffuusiolla verhouksesta takana olevaan seinärakenteeseen. Tämä höyrynsulkukerros toimii samalla rakennusaikaisena sääsuojana.

Puurakenteen päälle tehtävän eristerappauksen käytöstä on syytä luopua kokonaan, koska sadevesi pääsee tunkeutumaan herkästi ulkoverhouksen liitos- ja läpivientikohdista rakenteeseen ja sen kuivuminen on hidasta. Rappauspinta voidaan tehdä puurakenteisiin ulkoseiniin kuitenkin tuuletettua levyrappausta käyttämällä.

Puurakenteisiin tuuletettuihin yläpohjiin tulisi laittaa lämmöneristystä kantavien puurakenteiden yläpuolelle. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi lämpöä eristävän aluskatteen tai tuulensuojan avulla. Aluskatteen on täytettävä myös kaikki muut sille asetetut vaatimukset.

Ryömintätilaisissa alapohjissa maanpinnan tulee olla kauttaaltaan lämmöneristetty varsinkin puurakenteista alapohjaa käytettäessä. Myös sepelikerroksen käyttö maanpinnalla parantaa ryömintätilaisen alapohjan kosteusteknistä toimintaa merkittävästi. Kantavien puurakenteiden alapuolella olevan tuulensuojan tulee olla kosteutta kestävä ja hyvin lämpöä eristävä.

Uusien talojen vaipparakenteet voidaan myös tulevaisuudessa toteuttaa niin, että erillisiä teknisiä laitteita ja järjestelmiä (kuivaimet, lämmittimet tai ilmanvaihtojärjestelmät) ei tarvita rakennuksen käytön aikana rakenteiden kosteusteknisen toiminnan varmistamisessa. Sen sijaan korjausten yhteydessä tehtävän lisäeristämisen seurauksena joidenkin rakenteiden toiminta voi edellyttää näiden laitteiden käyttöä.

Kosteuden tiivistyminen ja huurtuminen ikkunoiden ulkopintaan lisääntyy voimakkaasti, jos ikkunoiden lasiosien lämmönläpäisykerrointa eli U-arvoa parannetaan nykyisestä tasosta. Kosteuden tiivistyminen on ajoittain ongelmana jo nykyisissäkin ikkunoissa. Ikkunan ulkopintaan laitettava selektiivipinnoite poistaa tämän ongelman.

Yläpohjien lämmöneristekerroksessa tapahtuvat ilmavirtaukset heikentävät paksujen puhalluseristeiden lämmöneristyskykyä merkittävästi. Ilmavirtausten vähentäminen edellyttää puhalluseristeiden ilmanläpäisevyyden pienentämistä esimerkiksi tiheyttä kasvattamalla tai käyttämällä eristeen joukossa sideainetta. Ulkoseinärakenteissa ilmavirtausten vaikutus rakenteiden toimintaan on nykyisillä eristepaksuuksilla oleellisesti vähäisempi.

Vaipparakenteiden lämmöneristyksen lisääminen Suomen rakentamismääräysten nykyisestä vertailutasosta ei ole enää taloudellisesti kannattavaa kerrostaloissa ja toimistorakennuksissa. Pientaloissa kannattavuus riippuu siitä, kuinka pitkä takaisinmaksuaika lisäeristämiselle hyväksytään. Tämä johtuu lisäeristämisellä saavutettavan energiansäästön vähenemisestä ja rakennusten jäähdytystarpeen kasvusta. Jo vuoden 2007 lämmöneristysmääräykset olisivat olleet kerrostaloissa ja toimistorakennuksissa varsin riittäviä.

Tutkimuksen yhteydessä on laadittu matalaenergia- ja passiivitalojen rakenteille ja liitoksille suunnitteluohjeet, joissa esitetään keskeisiä toteutusperiaatteita ja huomioon otettavia asioita vaipparakenteita suunniteltaessa ja toteutettaessa. Ohjeessa on keskitytty tavanomaisimpien ja tyypillisimpien rakenteiden tarkasteluun.