Runko- ja väliseinäratkaisut

 
  • Kirjoittaja(t): Jorma Ursinus, arkkitehti SAFA

Rannuksen rakennevalinnat tehdään kolmella tasolla:

* kokonaisrakennejärjestelmä * rakenteet * materiaalit

Onnistunut lopputulos edellyttää, että valitaan toteutustavaltaan selkeä runkorakenne, siihen oikein toimivat ja keskenään yhteensopivat rakenteet sekä rakenteisiin edulliset ja tarkoituksenmukaiset materiaalit. Nykyisin vallitsee kaikilla mainituilla tasoilla runsauden pula. Uusia vaihtoehtoja syntyy kaiken aikaa. Tässäkin kirjoituksessa voidaan luoda otsikon aiheeseen vain yleiskatsaus, mutta senkin avulla voi rakentaa itselleen yleiskäsityksen erilaisista mahdollisuuksista ja vaihtoehdoista valittaessa rakenteita ja rakennusmateriaaleja. Asiantuntijan apu on tarpeen - varsinkin poikettaessa perinteisistä ja pitkään koetelluista ratkaisuista.

Vuoden 2010 alusta astuivat voimaan uudistetut lämmöneristysmääräykset, joilla vaatimuksia kiristettiin selvästi aiemmista ja siten, että tavoiteena on uudisrakennuksissa 40 prosenttia vähäisempi energian tarve verrattuna tätä edeltäneiden määräysten mukaisesti rakennettuihin taloihin.

ALUKSI YLEISTÄ RUNKORAKENNERATKAISUISTA

Huomattavin osa pientaloista ja varsinkin yksittäisistä omakotitaloista - sekä paikalla toteutettavista että elementtirakenteisista – tehdään edelleenkin puurunkoisina. Sekä ulko- että väliseinät ovat nk. tolpparunkorakenteita. Vesikatto ja yläpohja kannatellaan tehdasvalmisteisilla puuristikoilla. Puutaloissa ovat myös välipohjat yleensä puurakenteiset, ellei kyseessä ole rinnetalo, jolloin kellarin katto on useimmiten kivirakenteinen..

Puuelementtitaloja on meillä alettu runsaammin pystyttää heti sotien päätyttyä eli nk. jälleenrakennuskaudelta alkaen. Yhtenä kehityksen vauhdittajana ovat olleet 40-luvun alussa nk. ruotsalaisten lahjatalojen toimitukset. Energiakriisin seurauksena levymäisiin ulkoseinäelementteihin perustuvat rakennejärjestelmät kehittyivät siten, että erilaiset pilari-laatta –ym järjestelmät hävisivät markkinoilta. Samassa yhteydessä eristevahvuudet ja tiiveysvaatimukset asettuivat lähinnä nykyiselle tasolleen. Jossain määrin toimitetaan myös tilaelementtitaloja. Alalla on myös ruotsalaisia yrittäjiä. Talopakettien osuus uusista pientaloista on noin 2/3 – luokkaa.

Muurattaessa seinät tiilistä tai harkoista tehdään yläpohja- ja vesikattorakenne kuitenkin yleensä puurakenteisena kuten puutaloissa. Sen sijaan välipohjat voidaan rakentaa kivimateriaalista, jolloin saadaan mm. äänieristykseltään hyviä rakenteita.

Perinteisten tiiliseinien ja kevytbetoniharkkojen (Siporex) rinnalle ovat viime vuosien aikana tulleet lämpöhalkaistut kevytsora- tai betoniharkot. Betonista valmistetaan myös ladottavia lämpöristettyjä harkkoja, joiden valutilat täytetään betonilla ladonnan yhteydessä. Harkoista oikein rakennettuna on mahdollisuus saavuttaa tiiviitä ja lämpimiä ulkoseiniä. Jonkin verran yksittäisiäkin omakotitaloja toteutetaan samanlaisista betonielementeistä (nk. sandwich -elementit), joista suurin osa kerrostaloistamme aina 60-luvun alusta alkaen on rakennettu. Rakennusliikkeet, joilla on muuta rakennustoimintaa varten valimo, voivat toimittaa elementtejä myös pientalorakentajille näiden teettämien elementtipiirustusten mukaan. Kellarinseinät voidaan koota betonielementeistä, vaikka yläpuolisten kerrosten rakenteet tehtäisiin muilla rakenteilla. Kellarin katto tehdään kivirakenteena, jolla otetaan vastaan mahdolliset maanpaineet ja sidotaan elementit toisiinsa.

Yleisin omakotitalon kellarinseinä on edelleenkin paikalla tehty, betonista valettu tai nykyään yhä useammin harkoista muurattu rakenne. Valittaessa rakennuksen väliseinien, välipohjien ym rakenteita on itse rakenteen teknisten ominaisuuksien lisäksi otettava huomioon niiden yhteen sopivuus, sopivuus rakennusajankohtaan, materiaalien saatavuus, aiemmat kokemukset ja monia muita tärkeitä tekijöitä.

Valintaperusteista

Rakentajalle on tarjolla useita rakennevaihtoehtoja ja niiden yhdistelmiä sekä runsaasti erilaisia rakennusmateriaaleja. Yleisesti käytettävät rakenteet ja materiaalit ovat luonnollisen valinnan kautta osoittautuneet hyväksyttäviksi, joten rakentaja voi melko luottavaisena tehdä valintansa niiden joukosta ja painottaa itselleen tärkeitä ominaisuuksia. Referenssikohteiden avulla löytää tukea päätöksenteolle. Omakotirakentajat jakavat tunnetusti kokemuksiaan uusille rakentajille.

Valintaperusteet muuttuvat ajan mukana ja uusia on pyrkimässä edellisten rinnalle. Viime vuosina on kiinnitetty huomiota erityisesti materiaalien ympäristövaikutuksiin ja terveellisyyteen. Tällä hetkellä on ilmeisesti aiempaa enemmän syytä tarkastella valittavia rakenteita myös lisääntyneen talotekniikan ja tiukentuneiden energiamääräysten näkökulmasta.

Lämmönläpäisykerroin

Rakennuksen vaipan osien (ulkoseinät, yläpohja, alapohja) lämmönläpäisykerroin ilmoitetaan U-arvona (aiemmin tunnettu K -arvona), jonka laatu on W/m²K. Arvoille on asetettu rakentamismääräyksissä enimmäisarvot. Koska määräykset ovat juuri (1.1.2010) muuttuneet, käsitellään niitä seuraavassa hieman tarkemmin.

Rakentamissäännöksiä ja niiden kehitystä voi seurata Ympäristöministeriön sivuilta www.ymparisto.fi. Sieltä löytää runsaasti tietoa, jonka avulla on ennakoitavissa myös tulevia rakentamisen kehitysnäkymiä ja ajan trendejä valtakunnan tasolla.

Uusitut lämmöneristysvaatimukset löytyvät Suomen rakentamismääräyskokoelman osista RakMK C3 Lämmöneristys, määräykset (2010) ja RakMK C4 Lämmöneristys, ohjeet (2003). Määräyksissä esitetään vaipan rakenteiden suurimmat sallitut vertailuarvot. Niitä pidetään käytännössä sallittuina lämmönläpäisylukujen enimmäisarvoina, joista kuitenkin voidaan määräysten rajoissa poiketa. Rajoitusten avulla rajoitetaan rakennuksen lämmityksen lämpöenergiatarvetta. Ohjeissa (C4) esitetään kokoelma hyväksyttäviä tapoja - esimerkiksi laskentakaavojen avulla - määrittää rakenteiden lämmönläpäisykertoimia. C4 esittää nk kansallisen laskentatavan, joka poikkeaa hieman nk euronormien (EN) tavasta. Tällä hetkellä molemmat laskutavat ovat hyväksyttäviä. Lämmönläpäisyluku voidaan määrittää myös laboratoriossa mittaamalla. Materiaalivalmistajien nettisivuilta löytyy runsaasti rakenne-esimerkkejä, joissa on ilmoitettu myös rakenteiden U-arvot.

Alla on esitetty edelliset (vuosien 1985, 2003 ja 2008) ja nykyiset lämpimän vaipan ulkoilmaan rajoittuvien rakennusosien lämmönläpäisykertoimien (U-arvo) enimmäisarvot eli vertailuarvot (W/m²K):

Rakennusosa

1985

2003

2008

2010

Seinä

 0,28

 0,25

 0,24

 0,17

Hirsiseinä ***)

 

 

 

 0,40

Yläpohja, tuulettuva alapohja

 0,22

 0,16

 0,15

 0,09

Ryömintätilaan rajoittuva alapohja

 

 0,20

 0,19

 0,17

Maata vastaan oleva rakennusosa *)

 0,36

 0,25

 0,24 

 0,16

Ikkuna **)

 2,1 

 1,4 

1,4

1,0

Ovi

 

1,4

1,4

1,0

*) jos arvo on pienempi kuin 0,15, tulee se routasuojauksessa ottaa huomioon

**) ikkunapintaa saa olla enintään 15 % varsinaisesta kerrosalasta
(lasketaan karmimitoin) ja 50 % seinäpinta-alasta

***) hirsirakenteisen ulkoseinän keskimääräisen paksuuden tulee olla
kuitenkin vähintään 180 mm (eli laskennallinen U = 0,6 W/m²K).

Puolilämpimiä tiloja rajaavien rakenteiden vaaditut lukuarvojen ylärajat ovat edellä esitettyjä suuremmat. Määräykset koskevat vakituisia asuntoja sekä vapaa-ajan asuntoja, jotka ovat kaupallisessa käytössä lämmityskautena.

Taulukosta voidaan havaita, miten vaatimukset ovat kiristyneet voimakkaimmin juuri vuoden 2010 määräyksissä. Lähivuosina (2015?) odotetaan vaatimusten kiristyvän kansainvälisesti siten, että jatkossa rakennettaisiin vain nk passiivitaloja, joissa ei esimerkiksi olisi perinteistä lämmitysjärjestelmää. Passiivitalon määrittelyssä kriteerit ovat rakennuksen tilojen lämmitysenergiantarve ja kokonaisprimäärienergiantarve sekä ilmavuotoluku. Tilojen lämmitysenergiatarpeen enimmäismäärä on kansainvälisen määritelmän mukaan 15 kWh/(m²a). Pohjoisen olosuhteissa tällainen vaatimus olisi kohtuuton, joten mm suomalaisen passiivitalon vastaava energiatarpeen maksimi on suurempi. Lisäksi se on maan eri osille erilainen: etelässä (etelärannikko) 20, keskiosassa 25 ja pohjoisessa 30 kWh/(m²a). Kansainvälinen lukema määritellään tilojen nettopinta-alaa kohden ja meillä bruttoalan mukaan.

Passiivitalon vaipan rakenteita voidaan kuvata karkeasti siten, että niissä on seinissä eristettä (mineraalivillaa) 500 mm, yläpohjissa 600 -700 mm sekä maanvaraisissa alapohjissa polystyreeniä 300 mm ja reuna-alueilla 500 mm. Lisäksi kivirakenteiset perustukset eristetään maaperästä joka puolelta tehokkaalla lämmöneristeellä (maaperän pysyvä lämpötila vastaa lähinnä jääkaappilämpötilaa).

Jatkossa tavoiteltaneen 0 – energiataloja ja plus-energiataloja sekä eräitä muitakin, lähinnä päästöjen kannalta ympäristölle mahdollisimman haitattomia talotyyppejä.

Uudet eristävyysvaatimukset (2010) tarkoittavat karkeasti mm. sitä, että ulkoseinässä edellisten määräysten edellyttämän noin 200 mm mineraalivillaeristyksen paksuus kasvaa noin 250 mm:iin riippuen rakenteista ja eristemateriaalin lämmönjohtavuudesta. Yläpohjaan tarvitaan mineraalivillaa vähintään noin 400 mm. Valmistaloteollisuus on suurelta osin kehittänyt myös tolpparunkorakennetta korvaten massiiviset puutolpat esimerkiksi vaneriuumaisilla nk kevytorsilla.

Lämmöneristysmääräykset voidaan täyttää valitsemalla vaippaan seinä-, yläpohja- ja alapohjarakenteet, mitkä kukin suoraan täyttävät niille erikseen asetetut vaatimukset (vertailuarvot). Toinen mahdollisuus on osoittaa laskelmin, että rakennuksen vaipan lämpöhäviöt eivät ylitä määräysten esittämien arvojen avulla laskettua vertailutasoa, vaikka vaippaa koskevista rajoista poiketaankin yksittäisten rakenteiden eristävyyden taikka ikkunapinta-alarajoituksen suhteen. Tällainen kompensaatio (tasauslaskelma) mahdollistaa esimerkiksi vaipan rakenteet, joiden lämmönläpäisykerroin U ≤ 0.6 (esimerkiksi lisäeristämätön hirsiseinä). ja ikkunat, joiden U≤ 1,8. Vaipan lämpöhäviö saa kuitenkin olla enintään 30 prosenttia suurempi kuin vertailuarvoilla laskettu lämpöhäviö, jos ylitys tasataan pienentämällä vuotoilman tai ilmanvaihdon lämpöhäviötä.

Rakennuksen vaipan eristävyydessä ei ole syytä pyrkiä minimitasolle, vaan päinvastoin tulisi harkita eristävyyden lisäämistä jopa selvästi määräysten asettamien alarajojen yli. Eräs tavoite voisi olla matalaenergiatalo, jolla tällä hetkellä tarkoitetaan rakennusta, jonka energiankulutus on enintään 85 prosenttia määräysten mukaisen rakennuksen kulutuksesta.

Toisaalta rakenteiden kehittelyssä tulisi edetä maltilla, sillä esimerkiksi eristysvahvuuksien lisääntyessä saattaa ilmaantua vaikkapa yllättäviä kosteusongelmia.

Ohjeissa (RakMK C4) esitetään (eräät) hyväksytyt menetelmät U – arvojen määrittämiseksi laskemalla. Yhtenä uutuutena esitetään laskentakaavat kylmäsilloille, joilla tässä tarkoitetaan rakenteessa johdonmukaisesti esiintyviä, ympäristöään selvästi paremmin lämpöä johtavia rakenteita, kuten metallisia runkotolppia. Yksittäisten kylmäsiltojen vaikutusta ei oteta edelleenkään huomioon. Toisena uutuutena on käsite lievästi tuulettuva ilmarako, jollainen voisi olla esimerkiksi tiiliverhouksen takana oleva ilmaväli. Tällöin tiili otetaan (aiemmista ohjeista poiketen) mukaan lämmönvastuslaskelmaan (käytännössä arvolla 0,15 m² K/W). Normaali ilmarako (hyvin tuulettuva) otetaan uusissa ohjeissa huomioon U – arvoa laskettaessa siten, että puuverhousta ei lasketa eristävyyteen mukaan, mutta ulkopinnan ylimenovastuksena käytetään sisäpinnan vastusta, joka on lukuarvoltaan siihen verrattuna noin nelinkertainen (0,13 m² K/W) ulkopinnan vastukseen verrattuna. Tämä pienentää (parantaa) hieman laskennallista U – arvoa.

Laskennallisen U- arvon merkitystä ei tule kuitenkaan korostaa liikaa, sillä muutaman sadasosan eikä edes kymmenesosienkaan eroilla ole käytännössä merkitystä. Esimerkiksi vanhojen tiilikerrostalojen ulkoseinien laskennallinen U- arvo on luokkaa 1,0 W/m²K, eikä niitä kuitenkaan ole pidetty sen vuoksi kelvottomina. Vaipan kautta siirtyy vain osa rakennuksen käyttämästä energiasta; suuri osa kuluu veden lämmittämiseen ja ilmanvaihtoon

Tärkeintä on, että rakenteiden läpi ei virtaa ilmaa kumpaankaan suuntaan taikka että seinärakenteiden sisällä eivät ilmavirrat kuljeta lämpöä sisäkuoren ja ulkokuoren välillä. Erityisesti on huolehdittava, että eristeen ja sisäverhouksen väliin ei jää ilmakanavia. Lisäksi rakenteissa olevien eristeiden kosteuspitoisuus ei saa nousta normaaliarvojen yläpuolelle.

Rakenteiden hengittävyys puhuttaa myös niiden valintatilanteessa. Sillä tarkoitetaan vaipparakenteen (ulkoseinän, yläpohjan ja alapohjan) kykyä päästää rakenteiden läpi erilaisia ilmassa esiintyviä kaasuja, kuten vesihöyryä, hiilidioksidia, typpeä ja muita ilman sisältämiä osakaasuja. Kaasut siirtyvät osapaine - eron vaikutuksesta siihen suuntaan, missä paine on pienempi. Vesihöyry pyrkii siten siirtymään yleensä lämpimästä huonetilasta kohti kylmempää ulkoilmaa. Hengittävyydellä ei siis tarkoiteta ilmavuotoja. Osa rakentajista haluaa, että talon vaippa hengittää ja osa, että se on mahdollisimman tiivis, jotta voitaisiin hallita sisäilman laatua kehittyneillä ilmastointijärjestelmillä. Tässä puhutaan ilmeisesti osittain toistensa ohi: edellinen tarkoittaa kaasutiiveyttä ja jälkimmäinen ilmatiiveyttä..

Rakenteiden massiivisuus vaikuttaa rakennuksen energian kulutukseen, mutta ei niin suoraviivaisesti kuin usein kuulee esitettävän. Massiivisuudesta on hyötyä, kun lämmitysjärjestelmä reagoi hitaasti sisälämpötilan muutoksiin. Kevyet rakenteet sopivat yleensä rakennukseen, jossa lämmitys reagoi herkästi lämpötilojen muutoksiin. Tällainen lämmitysmuoto on mm. suora sähkölämmitys. Alalta on tehty tutkimuksia, mutta tulkinnoissa lähdetään usein erilaisista lähtökohdista ja selvää yksiselitteistä vastausta ei ole. Raskaat rakenteet mahdollistavat passiivisen aurinkoenergian hyödyntämisen eli niiden avulla voidaan varastoida etelä – länsi -ikkunoiden läpi tulevaa auringonsäteilyn sisältämää energiaa. Rakenteisiin varastoidusta lämmöstä on hyötyä myös lämmityskatkosten aikana.

Materiaalien kierrätettävyys, uusiutuvuus ja terveellisyys ovat nousseet yhä voimistuvan ekologisen asenteen myötä merkittäviksi materiaalien ja rakenteiden valintakriteereiksi. Tällä hetkellä on selvimmin pystytty sääntelemään terveellisyyteen vaikuttavat tekijät: materiaalien on täytettävä mm. emissioiden eli päästöjen osalta tietyt kriteerit. Ympäristöystävällisiksi katsotuille tuotteille on alettu jakaa erilaisia ympäristömerkkejä. Ekologisuus eli ympäristömyötäisyys on noussut keskeiseksi kilpailutekijäksi eri rakennusalan tuotteiden keskuudessa, samoin terveellisyys. Esimerkiksi parhaaseen sisäilmaluokkaan S1 (sisäilmaluokat ovat S1, S2 ja S3) pyrittäessä on sisämateriaalien täytettävä materiaaleille asetetuista luokista M1, M2 ja M3 parhaille, eli M1-luokan materiaaleille asetetut useammanlaatuiset vaatimukset. Rakennustarvike - esitteistä voi huomata, että markkinoilla olevat tuotteet täyttävät yleensä kaikki M1 – luokan vaatimukset.

Rakennukset kuuluvat kukin johonkin kolmesta paloluokasta P1, P2 tai P3. Pientalot kuuluvat lähes poikkeuksetta vaatimattomimpaan eli P3- luokkaan. Kantaville rakenteille ei aseteta erityisiä palonkestovaatimuksia. Rakennus saa olla enintään 2- kerroksinen (poikkeuksena asuin- ja toimistorakennukset, joita voidaan rakentaa nykyisin tietyin edellytyksin aina 4- kerroksisiksi asti).

Erillisiksi palo - osastoiksi muodostetaan autotalli ja kattilahuone. Osastoivan rakenteen tulee täyttää palonkestoluokan EI30 vaatimukset. Se tarkoittaa, että rakennusosan (esimerkiksi osastoivan seinän) tulee täyttää tiiveyden (E) ja eristävyyden (I) suhteen puolen tunnin (30 min) palonkestovaatimus. Puurunkoseinässä tämä vaatimus täyttyy esimerkiksi kahdella 13 mm kipsikartonkilevyllä (molemmat erikseen 15 min) taikka normaalilla mineraalivillaeristeisellä tolpparunkoseinällä. Edellä mainituissa tiloissa katot ja seinät verhotaan palonsuojaverhouslevyllä (esimerkiksi 13 mm kipsikartonkilevyllä). Lisäksi lattiat tulee tehdä palamattomista tarvikkeista (betoni). Vähintään 4 metrin etäisyydellä muusta rakennuksesta olevalle, alle 60 m²:n laajuiselle autotallille ei aseteta erityisiä vaatimuksia seinä- ja kattorakenteiden suhteen.

Rakennuksiin ei saa käyttää tarvikkeita, jotka palavat ilman ilmasta saatavaa happea, tuottavat palaessaan myrkyllisiä kaasuja, taikka palotilanteessa sulavat, pisaroivat tai putoavat vaaraa aiheuttavalla tavalla.

Lopuksi vielä eräs palotekninen käsite eli avoin rakentamistapa: jos rakennus on vähintään 8 metrin etäisyydellä toisista rakennuksista, ei ulkoseinä -, ikkuna- ja kattorakenteille aseteta erityisiä paloteknisiä vaatimuksia.

Julkisuudessa on kiinnitetty huomiota rakennusten kosteusongelmiin ja niitä säätelevään, uusittuihin rakentamismääräyksiin (Suomen rakentamismääräyskokoelman osa RakMK C2 Kosteus, määräykset ja ohjeet, 1999). Määräyksiin ja ohjeisiin on kirjattu viimeisin tietämys ja tämänhetkiset käsitykset rakennusten kosteuskysymyksistä. Ammattirakentajalle niissä ei ole varsinaisesti juurikaan uutta, ja tässä kirjoituksessakin niiden sisältämät ohjeet esitetään aiheen mukaisessa yhteydessä. Viimeisimmät ohjeiden ”tarkennukset” on esitetty kursivoidulla tekstillä.

Joissakin harvinaisemmissa, erityisen voimakkaalle melulle altistuvissa kohteissa joudutaan osoittamaan laskelmin, että liikenne- taikka lentomelu ei aiheuta asuintiloissa normit ylittäviä melutasoja (rajana yöllä 30 dB ja päivällä 35 dB).

UUSIMPIA VAATIMUKSIA

Vuodesta 2008 alkaen rakennuslupahakemukseen on vaadittu liitettäväksi energiatodistus, jossa ilmoitetaan suunnittelijan laskema rakennuksen vuotuinen energiantarve kerrosalayksikköä kohti eli energiatehokkuusluku. Laskelmat tehdään Jyväskylän ilmasto-olosuhteiden mukaan. Energiatehokkuusluku määrittää energiatehokkuusluokan (ET – luokat A…G, A – luokka paras). Luokitus muistuttaa ulkonaisestikin kodinkoneiden vastaavaa luokitusta.

Energiantarvelaskelman tulokseen vaikuttaa osaltaan ilmanvuotoluku. Luku määritetään mittaamalla (ilmanvaihto suljettuna) epätiiveyksistä aiheutuva ilman vaihtuminen, kun huoneistoon aiheutetaan 50 paskalin (50 Pa) ali- tai ylipaine. Aiemmin oletusarvona (ilman mittausta) oli 4 1/h eli ilman oletettiin vaihtuvan neljä kertaa tunnissa. Vuoden 2010 määräyksissä vaatimuksena on ilmanvuotoluku 50n = 2 1/h. Tavoitteena olisi luku 0,6, mikä on myös passiivitalon vaatimus. Varsinaisen ilmanvaihdon tulee vaihtaa tilan ilmamäärä kerran kahdessa tunnissa.

Vanhemmissa (1960- ja 1970 – luvun) pientaloissa on mitattu tiiveyslukuja 5…10 ja joistakin kohteista ei ole voitu saada minkäänlaisia mittaustuloksia. Energialasku on vuosikymmenien aikana ollut salakavalan suuri.

Ilmastoinnin lämmön talteenottovaatimus (LTO) oli vuoden 2008 määräyksissä vielä 30 %. Vuoden 2010 määräyksissä tavoite on 50 %. (passiivitalossa 80 %)

Rakennuksen vaippa ja ilmanvaihto yhdessä muodostavat kokonaisuuden, jonka energiantarve ei saa ylittää määräyksissä esitettyjen vertailuarvojen avulla laskettua energiantarvetta. Jatkossa sekä tiiveys että ilmanvaihdon lämmön talteenotto tulevat korostumaan pyrittäessä täyttämään yhä kiristyvät vaatimukset.

ULKOSEINÄRAKENTEET

Yleisin pientalon ulkoseinärakenne on ollut tolpparunkoinen puuseinä, joka on eristetty mineraalivillalla ja verhottu ulkoa joko puulla tai tiilellä. Tolpparunko korvasi hirsirungon jälleenrakennuskaudella, jota ennen lamasalvostekniikalla valmistettu hirsirakennus oli ollut koko tunnetun asutushistorian ajan ainoa puutalorakenne. Tolpparunko tehdään paikalla, taikka koko seinä asennetaan elementteinä. Perinteinen tolpparunko toteutetaan nykyisin myös nk pre-cut – järjestelmällä, jossa runkorakenne toimitetaan työmaalle valmiiksi katkottuna ja numeroituna puutavarana. Lähinnä puukerrosrakentamiseen kehitettyä platform – menetelmää on alettu käyttää myös pientalorakentamisessa. Rakentamistapa on yleinen Pohjois-Amerikassa ja Kanadassa. Menetelmässä rakennetaan ensin vaakarakenne ja sen päältä tason päälle tulevat seinät ja edelleen seuraava vaakataso ja seinät jne. Suomalainen nimitys onkin lähinnä tasorakennejärjestelmä.

Pientaloja on aiempaa runsaammin alettu tehdä myös kivirakenteisina. Seinät ovat joko perinteisemmin tiili- tai betonirunkoisia taikka nykyään yhä useammin erilaisia harkkorakenteita.

Teräsrakentamista on kokeiltu pientaloihin ja kokeiltiinpa joskus muovisiakin pientaloja, mutta kumpikaan materiaali ei ole vielä yleistynyt pien­talomarkkinoilla. Teräsrakenteisen tolpparunkoisen pientalon rakenteet on esitetty RT - ohjekortissa RT 82-10695 (vuodelta 2000).

Käytetty rakennusoikeus laskettiin aiemmin suoraviivaisesti kerrosalana, eli ulkoseinien ulkopintojen rajoittamana alana. Nykyisten määräysten mukaan rakennusoikeuden saa ylittää siltä osin, mikä menee ulkoseinän sisimmän 250 mm paksuisen osan ulkopuolelle. Näin ulkoseinä voidaan valita ilman, että rakennusoikeus vaikuttaa valintaa vääristävästi.

Tolpparunkoiset ulkoseinät

Seinätyypit voidaan jakaa yksirunkoisiin ja ­ris­­tirunkoisiin rakenteisiin. Kummassakin on ­pystysuuntainen tolpparunko, jossa kooltaan 50x125...175 mm olevat soirot asennetaan 600 mm jaolle. Tolppina voidaan käyttää myös höylättyä tai mitallistettua puutavaraa taikka erilaisia erikoissoiroja kuten kertopuuta taikka vaneriuumapalkkeja jne. Vaipan rakenteiden lämmöneristyspaksuudet alkavat lähestyä noin 30 vuotta sitten nk. energiakriisin aikoina ennusteltuja arvoja. Kuitenkin edelleen tutkitaan aina vain entistä vähemmän energiaa kuluttavia ratkaisuja, joissa eristevahvuudet ylittävät reippaasti nykyisin käytettävät. Toisaalta energian hinnan vaihtelut ovat erittäin arvaamattomia ja muutokset saattavat olla jonakin tulevana ajankohtana rajujakin.

Seinässä on erilaisia kerroksia, jotka ovat paitsi eri materiaali- ja tarvikekerroksia myös toiminnallisia kerroksia (ulkoverhous, tuulensuoja, lämmöneristekerros, jne):

Seinän uloimpana kerroksena on sitä suojaava ja ulkonäköä antava ulkoverhous. Puu on perinteinen suomalainen verhousmateriaali, jonka esteettisiä ja teknisiä mahdollisuuksia on alettu 1980 – luvulta alkaen käyttää 1960- ja 1970 -lukuja yleisemmin. Puujulkisivujen mahdollisuuksista antaa hyvän kuvan RT – ohjekortti RT 82-10571 (1995). Puuverhousmateriaalin on oltava riittävän paksua, esimerkiksi lautaverhouksen tulisi olla vähintään 18 mm. Tällä hetkellä esitetään perustellusti minimiksi 25…28 mm. taikka niistä höylättyjä tuotteita. Puuta ei välttämättä tarvitsisi pinnoittaa (!), sillä se tuhoutuu suojaamattomana ulkoilmassa vain noin 1 mm 10 vuodessa. Kun se kuitenkin – suurelta osin ulkonäkösyistä - esimerkiksi maalataan, on suojaava pinnoite (vähintään pohjamaalaus) tehtävä mahdollisimman pian. Puun on aina oltava maalattaessa kuivaa. Perinteisesti on verhouslaudat tehty kuusesta, koska kuusen solurakenne estää veden tunkeutumisen puuhun paremmin kuin männyn solurakenne.

Tiili on myös hyvin monipuolinen verhousmateriaali, jossa julkisivun ulkonäköön vaikuttavia tekijöitä ovat tiilen koko, sauman muoto ja molempien väri sekä limitystapa. Sauman pinta - ala on noin 20 % koko seinän pinta - alasta.

Tiilikuoren vahvuuden on oltava vähintään 85 mm (moduuli(reikä)tiili eli MRT) . Tuulisilla paikoilla sekä räystäättömissä taloissa tiiliverhouksen on altava130 mm (normaalireikä)tiili eli NRT). Myös 123 mm leveätä tiiltä (peruskokoinen tiili) on alettu käyttää. Aiemmin tämä kokoa 57x123x257 oleva tiili tunnettiin hormitiilen (HT) nimellä. Perinteisten tiilien lisäksi talon voi verhota muillakin muurauskappaleilla, joilla voidaan löytää uusi-ilmeisiä ratkaisuja.

Muut materiaalit, kuten ulkokäyttöön soveltuva vaneri, pelti jne ovat kaikki mahdollisia pientalon julkisivuissa. Ne asennetaan seinään nk. kaksivaihetiivistys - periaatteella: ulkoverhouksen takana on ilmarako, joka johtaa verhouksen taakse päässeen sadeveden ja sisältä siirtyvän diffuusio - kosteuden ulos ennen kuin ne pääsevät rasittamaan seinärakennetta. (Tässä julkaisussa on erikseen artikkeli julkisivuista.)

Sekä puuverhouksen että tiilen taakse pääsee aina sadevettä ja varsinkin tiilikuoren sisäpintaan kertyy kylmänä kautena jäätynyttä kosteutta, josta osa muodostuu seinärakenteen läpi siirtyvästä, vedeksi tiivistyneestä vesihöyrystä. Siksi verhouksen takana on oltava ilmarako, joka johtaa sekä veden että vesihöyryn ulos. Nykyisin tiiliverhouksen taakse suositellaan jätettäväksi 30 …40 mm levyinen ilmarako, joka alapäästään tuuletetaan järjestämällä esimerkiksi kolmanneksi alimmaisen muurauskerroksen joka 3.-5. pystysaumaan rako. Vesi ja vesihöyry on koko seinän alalta - myös ikkunoiden ja ovien kohdilta - johdettava ulos, eikä kosteutta saa päästä siirtymään sisärakenteisiin. Verhousmuurin alaosaan valuva vesi johdetaan vesieristeellä ulos.

Puuverhouksen taakse jätetään myös aiempaa reilumpi ilmarako (30…40 mm), joka ”kuristetaan” ala- ja yläpäästään 15- 20 millimetriksi voimakkaimpien ilmavirtausten estämiseksi. Pystylautojen alapäät tiivistetään maalilla ja laudan päätä lähinnä oleva naula lyödään vähintään 80 mm päähän laudan alapäästä.

Seinän liittyminen sokkelirakenteisiin varsinkin puutalon matalaperustuksissa on osoittautunut ongelmalliseksi sekä yhdeksi home- ja lahovaurioiden lähteeksi. Puurungon alapuun tulee kaikilta osin rajoittua tuuletusrakoon niin, ettei mikään rakennusosa estä aluspuun kuivumista tuuletusilmaan. Puu saa kastua, mutta sen on päästävä kuivumaan tehokkaasti, koska muutoin on vaarana homehtuminen ja lahoaminen. Painekyllästetyn puutavaran käytöstä alajuoksuna tai alaohjainpuuna ei olla yksimielisiä..

Puu- ja kivirakenteiden väliin tulevalla kosteuseristeellä suojataan alajuoksu paitsi perustusta, myös alapohjan betonilaattaa vastaan. Perinteisestä sokkelin korkeusminimistä 300 mm ei tu­lisi tinkiä. Puuverhouksen alareunan tulisi olla 500 mm maanpinnan yläpuolella. Maanvaraisen lattian tulee sijai­ta pääsääntöisesti vähintään 300 mm viereistä maan­pintaa korkeammalla. Toisaalta lattiatason nostaminen routivilla mailla edellistä selvästi korkeammalle edellyttää matalaperustaisissa rakennuksissa routasuojauksen tarkistamista. Samaa edellyttää myös normaalia tehokkaampi maanvaraisen lattian lämpöeristys.

Ulkopuolisen ilman tunkeutuminen eristeisiin on estettävä tehokkaasti, minkä vuoksi seinän ulkopintaan tehdään erillinen tuulensuoja. Tuulisuojakerroksen on läpäistävä riittävän hyvin sisältä tulevaa vesihöyryä kosteuden tiivistymisvaaran vuoksi. Vanha perussääntö edellyttää, että ulkoseinän sisäpinnan on oltava viisi kertaa niin tiivis kuin ulkopinnan, jotta haitallista kosteuden tiivistymistä ei pääsisi tapahtumaan. Tuulensuojina voivat toimia erilaiset materiaalit. Hartsilla kyllästettyhuokoinen kuitulevy on yksi vanhimmista nykyajan tuulensuojista. Pak­suimmista levytyypeistä voidaan tehdä runkoa jäykistävä kerros. Yleisesti käytetään 12 mm levyä puhtaasti tuulisuojana ja rungon jäykistys varmistetaan esim. rungon vinotuilla, sisäverhouslevyillä taikka molemmilla. Pintaverhottu mineraalivillalevy (45 - 60 mm) toimii myös normien mukaisena tuulensuojana. Ne eivät tarvitse puurunkoa, vaan levyt kiinnitetään runkoon muovisilla naulausvälikkeillä, joihin voidaan edelleen kiinnittää ulkoverhouslautojen kiinnityslaudat.

Muita tuulensuojia ovat erilaiset levyt, kuten noin 10 mm paksut kartonkikipsi - ja mineraalikuitulevyt. Myös kosteuden kestävää lastulevyä tai puolikovaa kuitulevyä on mahdollista käyttää valmistajien ohjeiden mukaan. Tuulensuojalevyjen leveysmitat ovat 600 mm:n kerrannaisia, joten ne kiinnitetään puskusaumaan tolpparungon päälle. Varmin kiinnitys ja samalla luotettavin ilmatiiveys saavutetaan naulaamalla levysaumojen päälle rimat. Levyjen tulee ulottua yhtenäisenä alajuoksusta yläpohjan tuulensuojaan (taikka tuulenohjaimeen).

Kiinnitys on tehtävä niin, ettei levy pääse myöhemmin verhouksen takana turvotessaan pullistumaan siten, että toisaalta saumakohtiin syntyy epätiiveyskohtia ja toisaalta levy tukkii ilmaraon ja on jopa kosketuksissa ulkoverhoukseen.

Seinän lämmöneriste oli aiemmin yleisesti sahanpurua, jonka mineraalivillat korvasivat 1960-luvun aikana. Mineraalivillat jakautuvat valmistukseen käytettävän lähtöaineen mukaan lasi- ja kivivilloihin. Villaeristeitä on jatkuvasti kehitetty laadullisesti ja tarjolla on monipuolinen valikoima tuotteita erilaisiin tarkoituksiin.

Paikkansa jo vakiinnuttaneita meillä uudempia eristeitä ovat puukuituvillat eli selluvillat eli myös nimellä ekovilla tunnetut tuotteet. Ne valmistetaan pääosin kierrätyspaperin kuidusta, johon lisätään palon- ja lahonestoaineita. Seiniin eriste asennetaan kosteana yleensä sisäpuolelta ruiskuttamalla, jolloin kuidut kiinnittyvät eristetilan seinämiin ja toisiinsa. Erityisen käteväksi tämä eristämistapa on osoittautunut esim. hirsiseinien lisäeristämisessä. Eristemassa puhalletaan päin riittävän tukevaa pintaa - ei kuitenkaan vuorauspaperille tai muulle vastaavalle alustalle. Kosteuden poistuminen eristeestä on varmistettava riittävällä kuivumisajalla (2 - 3 viikkoa) ennen sisäverhouksen kiinnitystä. Selluvillan yhteydessä ei ole kohtuullisilla eristyspaksuuksilla kuivissa tiloissa tarpeen käyttää höyrynsulkua, vaan ilmasulku riittää..

Uusimpia levymäisiä markkinoille yrittäneitä ovat puukuitu, pellava, kierrätyskuitumuovi ja muutamat muut kehitelmät. Lämmöneristeitä on yritetty kehitellä muistakin luonnonmateriaaleista, kuten suoturpeesta. Myyntiasteelle on ehtinyt eristelevyinä ja – mattoina valmistettava pellavaeriste, jonka saatavuus on kuitenkin vaihdellut.

Luonnontuotteiden kehittely pyrkii noudattamaan perinteistä talonrakentajan ohjetta, jonka mukaan rakentamiseen käytetään aineita ja tarvikkeita, joilla ei ole kilpailevaa käyttöä, ja jotka ovat paikallisia. Mitä tahansa materiaalia ei kuitenkaan tule lähteä omin päin kokeilemaan, jollei erityisesti halua kotiinsa entisaikojen tapaan erilaisia ”kotieläimiä”. ja homeongelmia.

Orgaanisten eristysmateriaalien käytössä arin kohta liittyy varastointiin: kastunut eriste alkaa herkästi homehtua. Homepitoista materiaalia ei rakentamiseen saa käyttää. Ongelmat vältetään oikealla eristeen käsittelyllä.

Lämmöneristeen ja sisäverhouksen väliin asennetaan joko höyrynsulku taikka ilmansulku. Höyrynsulkuna toimii yleensä 0,2 mm rakennusmuovi (ei siis mikä tahansa itsestään tuhoutuva muovi), joka samalla on ilmansulku. Höyrynsulku asennetaan seinään, jonka eristeellä on alhainen kosteuskapasiteetti eli vähäinen kyky sitoa itseensä kosteutta. Tällaisia eristeitä ovat esimerkiksi mineraalivillat. Höyrynsulku asennetaan lämmöneristeen sisäpinnan sisäpuolelle, ei eristeen sisään.

Ilmansulku ehkäisee ilmavuodot rakenteen läpi parantaen lämmöneristävyyttä. Se läpäisee kosteutta (vesihöyryä). Tästä syystä ilmansulkua suositellaan käytettäväksi vain sellaisten eristemateriaalien kanssa, joilla on suuri kosteuskapasiteetti eli kyky sitoa ja haihduttaa kosteutta ilman, että se tiivistyy rakenteisiin. Tällaisia eristeitä ovat esimerkiksi puukuituvillat, sahanpuru ja kutterinlastu. Ilmansulkuna käytetään rakennuspaperia tai - pahvia, mutta se voidaan korvata saumoistaan ja liittymistään ilmatiivistetyillä rakennuslevyillä. Tällainen hengittävä seinärakenne läpäisee jossakin määrin vesihöyryä, hiilidioksidia ja happea. Hengittävä rakenne ei kuitenkaan korvaa asunnon ilmanvaihtoa (!). Kosteiden ja märkien tilojen kohdalla seinärakenteen toiminta on tarkistettava erikseen.