Kesä 2023 on ohi ja vaikka lämpöennätyksiä ei tänä kesänä virallisesti rikottukaan niin hellepäivistä päästiin nauttimaan koko Suomessa aina Utsjoelta Helsinkiin. Tilastojen valossa kesän 2023 aikana hellepäiviä oli yhteensä 40 päivää, kun pitkän aikavälin keskiarvo on 36 päivää. Jos pitkän aikavälin keskiarvossa huomioidaan ainoastaan 2000-luvun kesät, saadaan keskiarvoksi 41 hellepäivää eli tämän valossa kesä 2023 ei juurikaan poikennut tavanomaisesta. 2000-luvulla hellepäiviä on siis ollut keskimäärin 5 kappaletta pitkän aikavälin keskiarvoa enemmän. Lukumääräisesti tämä ei välttämättä kuulosta suurelta, mutta prosentuaalisesti ero on jo merkittävä: 14 %.
Miten tämä sitten liittyy artikkeliin aiheeseen? Ilmaston lämpeneminen ei ole pysähtymässä ja itse asiassa Ilmatieteenlaitos on tutkinut, että Suomen ja muiden pohjoismaiden alueiden ilmaston lämpenemistahti on kaksinkertainen verrattuna koko maapallon keskimäärään. Tämä asettaa merkittävän haasteen rakennuksille ja ja erityisesti sisäolosuhteiden viihtyisyydelle nyt sekä tulevina vuosina. Asian ratkaisemisessa talotekniikalla ja erityisesti erilaisilla jäähdytys- viilennysratkasuilla on keskeinen rooli.
Oman haasteensa asiaan tuo, että nykyisin käytettävät sisälämpötilan mitoitusarvot eivät vastaa enää tätä päivää eivätkä tulevaisuutta. Käytännössä tämä näkyy erityisesti sellaisissa rakennuksissa, joissa asetusten minimitaso on saavutettu rimaa hipoen ainoastaan rakenteellisilla ratkaisuilla kuten esimerkiksi varjostuksilla ilman koneellista viilennystä tai jäähdystä. Näissä sisälämpötila voi todellisuudessa nousta huomattavasti suunnitteluarvoja korkeammaksi,
Tässä artikkelissa on käyty läpi miten ilmaston lämpeneminen näkyy käytännössä ja mitä haittoja se aiheuttaa sekä miksi sisälämpötilan mitoitusarvot eivät enää vastaa nykypäivää.
Ilmastonmuutos lisää ja pidentää hellejaksoja
Muutama hellepäivä keskimääräistä enemmän tai parin lämpöasteen nousu keskilämpötilassa eivät kuulosta isolta muutokselta ja äkkiseltään voisi ajatella, että nykyisillä teknisillä ratkaisuilla pärjätään helposti myös tulevaisuudessa. Tässä täytyy kuitenkin huomioida, että ilmastonmuutos korostaa erityisesti sään ääri-ilmiöitä.
Hyvä aiheeseen liittyvä esimerkki ääri-ilmöiden vaikutuksesta on hellejaksojen pituus. Viikon hellejakso on yhdellä paikkakunnalla yleinen, muttei kuitenkaan jokakesäinen. Kahden viikon helleputki on jo harvinainen, kun sellainen sattuu keskimäärin kerran 10 vuodessa. Poikkeuksellisesta hellejaksosta voidaan puhua vasta, kun helle kestää vähintään kolme viikkoa. Näin on käynyt vuoden 1961 jälkeen vain vuosina 2003, 2010, 2014, 2018 ja 2021. Yhtä lukuun ottamattta kaikki poikeukselliset hellejaksot ovat tapahtuneet 2000-luvulla.
Ilmastonmuutoksen lisäksi myös kaupungistuminen korostaa ilmaston lämpenemisen vaikutuksia. Kaupungeissa ja tiheään rakennetuilla alueilla esiintyy niin sanottu lämpösaareke-ilmiö, jolloin lämpötila kaupungissa voi olla ueamman asteen korkeampi kuin ympäröivillä maaseutumaisilla alueilla. Keskeisimmät lämpösaarekkeen syntyyn vaikuttavat tekijät ovat kaupungin rakenteisiin varastoituneen auringon säteilyenergian vapautuminen, ihmistoiminnan aiheuttama hukkalämpö, sekä kasvillisuuden puutteesta johtuva haihdunnan vähäisyys.
Liian korkea sisälämpötila aiheuttaa sekä terveyshaittoja että laskee työn tuottavuutta
Liian korkea sisälämpötila ei ole ainoastaan viihtyvyyteen vaikuttava tekijä, vaan sillä on myös merkittäviä terveysvaikutuksia. Sosiaali- ja terveysministeriön mukaan lämpötilan kohotessa yli 24 °C kuolleisuus voi kasvaa jopa 2 – 4 % jokaista lämpöastetta kohti. Esimerkiksi THL arvioi, että asuntojen ylilämpö aiheutti vuoden 2018 kesällä jopa 380 ennenaikaista kuolemaa.Tutkimukset osoittavat, että riskiryhmää ovat erityisesti yli 65-vuotiaat sekä sydän- ja hengityselinsairauksia sairastavat. Tämän vuoksi erityisesti seniori-, palvelu- ja hoivakodeissa lämpöolosuhteet ovat äärimmäisen tärkeässä roolissa.
Lämpötilan haitat eivät myöskään rajoitu ainoastaan iäkkäämpään väestöön. Terveysvaikutusten lisäksi liian korkean lämpötilan on havaittu laskevan työn tuottavuutta. Tutkimusten mukaan tuottavuuden lasku vaihtelee hieman ammattiryhmittäin, mutta keskimäärin lasku on noin 2 % jokaista lämpöastetta kohti, kun lämpötila ylittää 25 °C. Tuottavuuden lisäksi lämpötila vaikuttaa myös tarkkaavaisuuteen ja erityisesti keskittymiskykyä sekä tarkkuutta vaativat työtehtävät hankaloituvat ja virheiden määrä lisääntyy.
Toimistorakennuksissa asia on jo varsin hyvin huomioitu ja nykyisin toimistot ovat pääosin jäähdytettyjä tai vähintään viilennettyjä. Etätyö on kuitenkin tullut jäädäkseen, joten tästä näkökulmasta katsottuna jäähdytyksen soisi lisääntyvän myös asuinrakennuksissa. Lisäksi kuumat asunnot vaikuttavat useimmilla ihmisillä heikentävästi unen laatuun, mikä pidemmän päälle näkyy myös tuottavuudessa, vaikka työ tehtäisiinkin jäähdytetyssä toimistossa.
Miksi mitoitusarvot eivät vastaa tätä päivää eivätkä tulevaisuutta?
Uuden rakennuksen sallituista sisälämpötiloista on annettu määräyksiä Energiatehokkuusasetuksessa (1010/2017) sekä Sisäilmastoasetuksessa (1009/2017). Energiatehokkuusasetuksessa määrätään, että sisälämpötila ei saa nousta kesän aikana jäähdytysrajan yläpuolelle yli 150 astetunnin ajaksi, joka osoitetaan energiaselvityksen laadinnan yhteydessä. Jäähdytysraja asuinrakennuksissa on 27 °C ja muissa rakennuksissa 25 °C. Poikkeuksena näistä pientaloille sekä varastorakennuksille ja muutamille muille rakennustyypeille ei ole asetettu jäähdytysrajaa. Astetunnilla puolestaan tarkoitetaan lämpötilan ja ajan kertolaskua: Esimerkiksi jos jäähdytysraja jonain päivänä ylittyy 2 asteella 2 tunnin ajan saadaan tästä laskemalla 4 astetuntia.
Sisäilmastoasetus puolestaan määrää sisälämpötilan suunnitteluarvoksi 20 – 27 °C. Asetukset ovat myös hieman ristiriidassa, sillä Energiatehokkuusasetus sallii 27 °C ylityksen 150 astetunnin ajaksi. Raja-arvot ovat kuitenkin itsessään hyviä, vaikka toki hieman korkeita, jos otetaan huomioon edellisen osion tutkimukset lämpötilan vaikutuksesta terveyteen ja tuottavuuteen. Ongelmana kuitenkin on, että näiden täyttyminen osoitetaan edelleen niin sanotun testivuoden 2012 säätietojen perusteella.
Testivuoden 2012 säätiedot on koostettu keskimääräisesti vuosien 1980 – 2009 aikaisista säätiedoista standardin EN ISO 15927-4 mukaisesti. Käytännössä testivuoden säätietoja käytetään simuloitaessa rakennuksen energiankulutusta sekä tilojen olosuhteita. Testivuosi sopii hyvin käyttötarkoitukseensa, kun halutaan tarkastella keskimääräistä vuotta, mutta yleisessä mitoituskäytössä siinä on kuitenkin nykyään kaksi ongelmaa.
Ensimmäinen ongelma on, kuten tekstin alussa todettiin, että hellepäivien määrä on lisääntynyt eikä pitkän aikavälin sään keskiarvot enää vastaa tätä päivää eivätkä varsinkaan tulevaisuutta. Toinen ongelma on, että keskiarvoissa ei voida ottaa huomioon Suomen ilmastolle ominaista voimakasta vaihtelua aina tuntitasolta vuositasolle asti. Hyvä esimerkki tästä vaihtelusta on poikkeuksellisen lämmin kesä 2018. Helsingissä testivuoden säätiedoissa ulkolämpötila 25 °C ylittyy ainoastaan 45 astetunnilla, kun vuonna 2018 todellinen toteutunut arvo oli 719 astetuntia. Tästä johtuen juuri ja juuri nykyisten asetusten minimiarvot täyttävät rakennukset voivat lämmetä hellekesinä reilusti suunniteltua enemmän.
Testivuoden 2012 lisäksi Ilmastotieteenlaitos on koostanut uuden testivuoden 2020 sään, jonka pitäisi paremmin vastata nykyilmastoa. Simuloinneissa testivuotta 2020 käytettäessä jäähdytysrajojen astetuntimääräinen ylitys ei juurikaan kasva verrattuna testivuoteen 2012, mutta tilojen maksimilämpötilat nousevat korkeammiksi. Testivuoden 2020 lisäksi Ilmastotieteenlaitos on myös tulevaisuuden säätä ennustavat testivuodet 2030, 2050 ja 2100. Näistä jo testivuoden 2030 säätiedoilla simuloitaessa astetuntimääräiset ylitykset voivat olla jopa kaksinkertaiset samoissa tiloissa verrattuna testivuoteen 2012. Tämä on hyvä osoitus ilmaston lämpenemisen vaikutuksista rakennuksiin.
Asia on havaittu laajemminkin ja muun muassa Sisäilmastoyhdistys julkaisi keväällä oppaan Sisäilmastoluokituksen lämpöolosuhteiden laskennalliseen tarkasteluun. Oppaassa on määritetty, mitoituksessa tulee käyttää testivuoden 2012 sijasta vuosien 2007 ja 2018 toteutuneita säätietoa, jotta voidaan varmistaa Sisäilmastoluokituksen olosuhdevaatimusten toteutuminen myös todellisuudessa. Vuoden 2022 puolella julkaistiin myös Rakentamisen mitoitussäät (RAMI) -hankkeen loppuraportti, jossa määritettiin uudet mitoitusolosuhteet rakenteiden lämpö- ja kosteusteknisen toiminnan sekä huonetilojen kesäaikaisen lämpötilan ja jäähdytystehontarpeen mitoitusta varten.
Loppusanat
Ilmaston lämpenemistä voidaan hillitä, mutta sitä ei kuitenkaan voida enää täysin estää. Koska ihmiset viettävät sisätiloissa 90 % ajastaan, niin ilmaston lämpenemisen haitalliset vaikutukset rakennuksiin tulee minimoida ja tässä erilaisilla jäähdytys- ja viilennysratkaisuilla on keskeinen merkitys. Haitat eivät myöskään ole pelkästään viihtyvyyteen vaikuttavia, vaan ne vaikuttavat tutkitusti myös ihmisten terveyteen sekä työn tuottavuuteen. Tämän vuoksi toivoisimme, että jäähdytys nähtäisiin yhä useammin yhtä olennaisena tekniikkana kuin lämmitys eikä ainoastaan ylimääräisenä kuluna tai luksuksena.
Aina toki jäähdytystä ei tarvita, mutta silloin on tärkeä tiedostaa, että jos asetusten taso saavutetaan rimaa hipoen, niin riskinä on, että sisälämpötilat voivat tietyissä tilanteissa nousta suunniteltua korkeammaksi. Näitä tilanteita, kuten pitkiä hellejaksoja, kuitenkin on nykyisin ja tulevaisuudessa varsin paljon. Tämän vuoksi olisikin monesti hyödyllistä määritellä tarkemmin, millä lähtöarvoilla sisälämpötilojen mitoitus on tehty ja mitä se käytännössä tarkoittaa niin, että rakennuksen loppukäyttäjäkin ymmärtää asian varmasti. Tällä varmasti säästyttäisiin monelta väärinymmärrykseltä ja riitatilanteelta.
Laitamme tätä varten tähän loppuun Talotekniikkainfon näärittelyn jäähdytyksestä ja viilennyksestä. Tämä kuvaus on kuitenkin hieman ympäripyöreä eikä siinä puhuta esimerksi minkälainen sisälämpötila halutaan saavuttaa. Tämän alla on lisäksi mielestämme parempi määrittely Equa Simulation Finland Oy oppaasta “Asuinkerrostalojen kesän sisälämpötilojen määräysten mukaisuus, hallinta ja jäähdytys”. Tässä on myös tarkemmin määritetty minkälaista lämpötilaa tavoitellaan ja missä olosuhteissa se saavutetaan.
Miten jäähdytys ja viilennys eroavat toisistaan?
Talotekniikkainfon määrittely
Oleskelutilojen jäähdytyksellä tarkoitetaan järjestelmää, jolla asunnon sisälämpötila saadaan pidettyä haluttuna lähes kaikissa olosuhteissa.
Oleskelutilojen viilennyksellä tarkoitetaan pienitehoisempaa järjestelmää, jolla sisäilman lämpötilan nousua pyritään rajoittamaan tuloilman lämpötilaa laskemalla tai muilla viilennysjärjestelmillä. Suurten auringolta suojaamattoimien ikkunoiden, muiden asunnon sisäisten lämmönlähteiden tai korkean ulkolämpötilan aiheuttamaa sisäilman lämpötilan nousua ei voida kokonaan estää. Viilennys kohentaa kuitenkin asumismukavuutta leikkaamalla suurimmat lämpötilannousut ja mahdollisesti poistamalla sisäilmasta kosteutta.
Equa Simulation Finland Oy:n määrittely
Jäähdytyksellä tarkoitetaan, että asuintiloihin tulevaa ilmaa jäähdytetään ilmanvaihtokoneessa tyypillisesti +16 ..18 °C:een ja myös huonetilassa tai -tiloissa on jäähdytyslaitteita. Järjestelmä on mitoitettu niin, että huonelämpötila ei ylitä +27 °C:tta, jos huoneistossa asuu enintään suunniteltu henkilömäärä, huoneistossa ei ole huomattavasti mitoitusperusteista isompia sisäisiä lämpökuormia, ikkunoiden kaihtimet on pidetty alhaalla ja sääolosuhteet eivät ylitä pitkäaikaisesti sovittua mitoitustilannetta.
Viilennyksellä tarkoittaan, että asuintiloihin tulevaa ilmaa jäähdytetään ilmanvaihtokoneessa tyypillisesti +16…18 °C:een ja tällä saavutetaan muutamia asteita alhaisempi kesän maksimihuonelämpötila kuin ilman viilennystä.
