PASSIIVITALON LUONNOSSUUNNITTELU

Rakennuksesta ei tule passiivitaloa itsestään tai ainoastaan rakenteiden eristepaksuuksia kasvattamalla. Edellytyksenä on suunnitteluprosessi, jossa ratkaisuja tehdään luonnosvaiheesta saakka tietoisena valintojen vaikutuksesta rakennuksen energiantarpeeseen. Tämä tarkoittaa käytännössä tiivistä suunnitteluyhteistyötä sekä energialaskennan hyödyntämistä prosessin alkuvaiheesta lähtien.

Pilottikohteiden arkkitehtisuunnittelijat eivät ole kokeneet passiivitalotavoitetta suunnittelun rajoitteena, vaan päinvastoin uutta sisältöä tuovana tekijänä. Pyrkimys pienempään ympäristökuormitukseen voi ilmentyä arkkitehtuurissa monilla eri tavoilla.

Käytännössä passiivitalon luonnossuunnittelussa on vältettävä valitsemasta ratkaisumallia, joka johtaa erittäin monimuotoiseen rakennukseen tai poikkeuksellisen suuriin ikkunapinta-aloihin. Näitäkin vaihtoehtoja voidaan tutkia, jos voidaan osoittaa tekniset ratkaisut epäedullisen muodon tai suuren ikkunapinta-alan vaikutuksen kompensoimiseksi.

Suunnitteluprosessissa energialaskentaa käytetään nykyisin vain osoittamaan valmiin suunnitelman laskennallinen energiantarve esimerkiksi energiatodistusta varten. Laskennan ohjaava vaikutus jää tällöin kokonaan hyödyntämättä. Luonnossuunnittelua ohjaavassa alustavassa energialaskennassa rakenteiden, rakennusosien ja lämmön talteenoton vuosihyötysuhteen arvoina voidaan käyttää passiivitaloille tyypillisiä arvoja. Laskentaa voi käyttää osoittamaan mm. lämmitettävän tilavuuden määrän, rakennuksen kompaktiuden ja ikkunapinta-alan muutosten vaikutuksen valmiin rakennuksen energiantarpeeseen. Tavoite voidaan yleensä saavuttaa monilla vaihtoehtoisilla tavoilla. Luonnosvaiheen energiatarkastelu vastaa luonteeltaan kompensaatiolaskentaa, jossa lopputulokseen vaikuttavat sekä tekniset että arkkitehtoniset ratkaisut. Energiatehokkuustavoitteeseen ei kuitenkaan pidä pyrkiä laadukkaan arkkitehtuurin tai suunnittelulle asetettujen muiden tavoitteiden kustannuksella.

Valmiin suunnitelman energiantarvelaskelmaa käytetään osoittamaan passiivitalokriteerien täyttyminen. Laskelmassa on syytä käyttää realistisia arvoja ja lähtötietoja sellaisinaan. Tavoitteeksi kannattaa kuitenkin ottaa, että lopputulos, laskennallinen energiantarve, alittaa asetetun tavoitetason riittävällä marginaalilla. Energialaskennan työkaluna voidaan käyttää dynaamista simulaatiota tai kuukausipohjaista laskentaa. Kansainvälisen passiivitalomääritelmän mukaista rakennusta toteutettaessa energialaskenta on tehtävä PHPP-laskentaohjelmalla, jos rakennus halutaan sertifioida.

Kaupunkimaiseen ympäristöön rakennettaessa kaava antaa harvoin mahdollisuuden merkittävässä määrin erilaisiin sijoitusvaihtoehtoihin. Etelärinteiden suosiminen sekä rakennuskannan ja puuston varjostavan vaikutuksen huomioiminen tarjoavat kuitenkin joitakin lähtökohtia energiatehokkuutta tukeville valinnoille rakennuksen sijoittelussa. Passiivisen aurinkoenergian tehokas hyödyntäminen edellyttää eteläsuuntausta. Toisaalta mitä paremmin lämmöneristetty rakennuksen ulkovaippa on, sitä vähäisempi suhteellinen merkitys rakennuksen sijoittelulla on sen lämmitysenergiantarpeeseen. Joka tapauksessa rakennusten sijoittelulla on hyvä pyrkiä luomaan edullinen pienilmasto ulko-oleskelualueille.

Erilaisia sijoitteluvaihtoehtoja voidaan tutkia varjostustarkasteluilla, joissa osoitetaan varjoon jäävät piha-alueet ja julkisivupinnat eri vuodenaikoina. Tämä on hyödyllistä erityisesti silloin kun suunnitellaan rakennusryhmää tai sijoitetaan uutta rakennusta olemassa olevan rakennuskannan keskelle.

Rakennuksen muodon määrittely on merkittävin energiantarpeeseen vaikuttava yksittäinen suunnitteluratkaisu. Rakennuksen muodon kompaktius luo edellytykset energiatehokkuudelle. Monimuotoisen ulkovaipan aiheuttama lisäys lämpöhäviöihin voidaan jossain määrin kompensoida muilla suunnitteluratkaisuilla. Kompaktiustavoite ei saa johtaa epätarkoituksenmukaisiin tilaratkaisuihin tai luonnonvalon puutteeseen sisätiloissa.

KUVA: Esimerkkejä rakennuksen muotokertoimista. Alkuperäinen kuva: Heiduk, Ernst: Passive House Standard, luentoaineisto, Passive House Summer School 2008, Spittal a.d. Drau, Itävalta.

Passiivitalon muodon kompaktiutta kuvataan usein ns. muotokertoimella (saks. form faktor, engl. shape factor), joka lasketaan yleisimmin ulkovaipan lämmöneristekerroksen ulkopinta-alan ja lämmitettävän tilavuuden suhdelukuna A/V. Geometrisista muodoista esimerkiksi pallo, sylinteri ja kuutio ovat kompakteja ja niiden muotokerroin on siten pieni. Muotokerroin on riippuvainen myös rakennuksen koosta. Pienten rakennusten muotokerroin muodostuu huonoksi, sillä lämpöhäviöitä aiheuttavaa ulkovaippaa on verrattain paljon suhteessa lämmitettävään tilavuuteen. Kooltaan pieni rakennus onkin haastavaa suunnitella passiivitalon kriteerit täyttäväksi.

Tehottomalla pohjaratkaisulla lisätään tarpeettomasti lämmitettävää tilavuutta ja menetetään muilla suunnitteluratkaisuilla saavutettuja energiansäästöjä. Jo suunnittelua aloitettaessa tulisi myös arvioida, käsittääkö tilaohjelma tiloja, joita ei tarvitse sijoittaa lämmitettävän ulkovaipan sisään. Esimerkiksi lämmitettävän autotallin tarpeellisuus kannattaa passiivitalohankkeessa kyseenalaistaa. Kompaktiustavoite koskee ainoastaan lämmitettävää tilaa. Muodoltaan kompakteissa rakennuksissa julkisivuun liittyvien rakenteiden, kuten parvekkeiden, kuistien ja katosten merkitys julkisivun jäsentelykeinona korostuu.

Ruotsalaisen passiivitaloasiantuntijan, Hans Eekin mukaan sopiva ikkunapinta-ala passiivitaloon on 15 – 17 % kerrosalasta. Parhaatkin markkinoilla olevat ikkunaratkaisut ovat lämmöneristävyydeltään tyypillistä seinärakennetta huomattavasti huonompia. Kohtuullinen ikkunapinta-ala on eduksi energiatehokkuudelle, mutta passiivitalon lämmitysenergiantarve voidaan saavuttaa myös hieman suuremmalla ikkunapinta-alalla. Ikkunapinta-alan pienentäminen tai kompaktiustavoitteesta johtuva rakennusrungon syveneminen eivät saa johtaa valottomiin tiloihin tai sähkövalaistustarpeen lisääntymiseen. Sähköenergiankulutuksen leikkaaminen on nousemassa yhä suuremmaksi haasteeksi rakennusten energian käytölle.

Aurinkoiseen ilmansuuntaan suunnatut ikkunat lisäävät asumisviihtyvyyttä. Lisäksi niiden avulla voidaan passiivisesti hyödyntää aurinkoenergiaa tilojen lämmitystarpeen pienentämiseksi. Saavutettu energiansäästö voidaan kuitenkin menettää, jos esimerkiksi suuret eteläikkunat aiheuttavat ylilämpenemistä kesäkuukausina, ja sisäilman lämpötila joudutaan pitämään sopivana koneellisen viilennyksen avulla. Suomen ilmastossa koneellisen viilennyksen tarve on useimmissa rakennustyypeissä kokonaan vältettävissä suunnittelun keinoin. Ylilämpeneminen voidaan estää esimerkiksi ikkunaluukuin, kaihtimin, auringonsuojalasein tai kiinteillä varjostavilla rakenteilla, jotka voivat olla osa rakennuksen arkkitehtuuria. Pääsääntöisesti lasin ulkopuolelle sijoitetut varjostavat rakenteet toimivat tässä tarkoituksessa tehokkaammin kuin lasin sisäpuolelle sijoitetut. Hyviä esimerkkejä arkkitehtuuriin kiinteästi liittyvistä varjostavista rakenteista löytyy mm. toimistorakennuksista, joissa sisälämpötilojen hallinta on ollut keskeinen suunnittelukysymys jo pitkään ennen energiatehokkuuskysymysten painottumista.

KUVA: Passiivisten keinojen vaikutus viilennystarpeeseen, VTT.

Ikkunoiden eteläsuuntauksen hyöty pohjoisessa ilmastossa ei ole niin suuri kuin esimerkiksi Keski-Euroopan ilmastossa. Tämä johtuu siitä, että passiivitalossa lyhyeksi muodostuva lämmityskausi ajoittuu valottomaan vuodenaikaan. Passiivitalon ikkunat voivat olla jopa pohjoiseen suunnatut, jos tämä on muusta syystä perusteltua.

Talotekniikkajärjestelmien reititys on huomioitava jo luonnossuunnittelussa. Arkkitehtisuunnittelussa kannattaa varata tila ilmanvaihtolaitteelle suunnilleen sen alueen keskeltä, jonka ilmanvaihto koneella hoidetaan. Kanavistolle suunnitellaan riittävä asennustila, jotta puhallinteho voidaan pitää alhaisena ja korkean virtausnopeuden aiheuttamilta ääniongelmilta vältytään. Ulkovaipan läpivientien määrä minimoidaan ilmatiiviyden saavuttamiseksi. Passiivitalo on tiiviistä ja hyvin eristetystä ulkovaipasta johtuen ääniolosuhteiltaan hyvin hiljainen, joten äänenvaimennukseen ja teknisen tilan ääneneritykseen on syytä kiinnittää huomiota.

Suunnittelun edetessä viimeisten energiantarpeen kilowattituntien leikkaaminen tavoitetasoon on usein työlästä ja siihen päästään useiden pienten muutosten summavaikutuksena. Valmiin suunnitelman energialaskelma toimii toteutuksen ohjenuorana: laskelmassa käytettyjä U-arvoja ja lämmön talteenoton hyötysuhdetta on noudatettava toteutuksessa, ja näitä arvoja kannattaa käyttää esim. tarjouspyyntöasiakirjoihin merkittävänä vähimmäisvaatimustasona.

Passiivitalon luonnossuunnittelusta kerrotaan tarkemmin aineistossa, jonka voit ladata koneellesi sivulla LADATTAVA AINEISTO.