Viisaus asuu puussa -
ja karttuu puukoulussa. Tiistilän koulu Espoossa on valmistuttuaan yksi maan suurimpia puukouluja.
Teksti Sweco, Kuvat Sweco, Imatran kaupunki
Puurakentaminen yleistyy etenkin julkisissa rakennushankkeissa. Ympäristö ja ilmastonmuutos halutaan ottaa yhä useammin huomioon rakennusmateriaalin valinnassa. Miten valinta vaikuttaa hankkeen suunnitteluun ja toteuttamiseen?
Kiinnostus puurakentamiseen on kasvanut ympäristötietoisuuden kasvun myötä. Puu on uusiutuva materiaali, jonka varastoima hiili säilyy rakennuksessa pitkään. Sekä valtio että monet kaupungit ja kunnat ovat tehneet omat puurakentamisen linjauksensa, joilla pyritään rakentamisen päästöjen rivakkaan pienentämiseen.
Ympäristöministeriö on asettanut puurakentamisen osuuden tavoitteeksi Suomen julkisesta uudisrakentamisesta 31 prosenttia vuonna 2022 ja 45 prosenttia vuonna 2025. Kasvu on suuri, sillä vuonna 2019 osuus oli 15 prosenttia.
Tavoite näkyy myös Espoon kaupungin kestävän kehityksen linjauksissa, joilla tavoitellaan hiilineutraaliutta vuoteen 2030 mennessä. Tiistilän koulu on uudisrakennus, joka valmistuu kesällä 2024. Entinen koulu purettiin, sillä sen korjaus ja laajennus olisi vaatinut mittavia toimia. Espoon kaupunki halusi myös varautua väestönkasvuun Matinkylän alueella, jossa pian kulkee muun muassa ratikka, Raide-Jokeri.
Uusi koulu- ja päiväkotikiinteistö on yksi suurimpia puurakenteisia kouluja Suomessa, kooltaan yli 12 000 bruttoneliömetriä. Se sisältää tilat 990 oppilaalle ja 110 työntekijälle sekä 168 varhaiskasvatuspaikkaa. Työmaa suojataan rakentamisen ajan myös yhdellä Suomen suurimmista sääsuojista.
Hiilijalanjälki ratkaisi valinnan
”Päätöksen puurakentamisesta teki Espoon kaupunki”, kertoo suunnittelujohtaja Matti Varstala YIT:ltä, joka rakentaa koulun. YIT ja rakennesuunnittelija Sweco valikoituivat hankkeen toteuttajiksi kilpailutuksessa, jossa materiaalivalinta oli annettu tekijä.
”Rakennuksen materiaalivalintaan vaikuttavat aina monet asiat, mutta tässä suunnitteluratkaisuilla ja materiaalivalinnoilla tähdättiin kaupungin kestävän kehityksen tavoitteisiin. Hiilijalanjälki oli meille tärkeä kriteeri, vaikka puurakentamisen hinta on tilastollisesti hieman betonirakentamista kalliimpaa”, sanoo Espoon kaupungin hankepäällikkö Markus Salin.
YIT teki laskelmia vertaillakseen puu- ja betonirakenteisten vaihtoehtojen hiilijalanjälkeä Tiistilän koulun kokoisessa rakennuksessa. Laskelmien mukaan puurunkoratkaisu maalämmöllä on hiilijalanjäljeltään 32 % pienempi kuin betonirunkoinen vaihtoehto kaukolämmöllä, sadan vuoden tarkastelujaksolla. Päästövähennys tarkastelujakson aikana on 5 066 tonnia. Vertailun vuoksi keskivertosuomalaisen hiilijalanjälki oli 10,3 tonnia vuonna 2019 ja Espoon kulutusperusteiset (ruoan, liikkumisen, tavarat, palvelut, energiankulutuksen ja rakentamisen kattavat) päästöt olivat vuonna 2020 yhteensä 2641,8 kilotonnia.
”Laskennallisessa käyttöiässä betoni- ja puurakenteiden välillä ei ole eroa”, kertoo Salin. Valittiinpa kumpi tahansa materiaali, tilat on asianmukaisesti huollettava ja pidettävä kunnossa. Ylläpitokustannukset käytön aikana kokonaisuutena ovat arvion mukaan myös suurin piirtein samat. Puurakennuksen ulkopintojen maalauksesta ja huollosta on tärkeää huolehtia, kuten myös sisäilmaolosuhteiden hallinnasta.
”Puu on elävää materiaalia, joka on herkkä olosuhdemuutoksille”, Salin sanoo. Rakentamisen aikaisesta kosteudenhallinnasta huolehditaan Tiistilässä valtavalla kahdesta 50 x 100 metrin lohkosta koostuvalla sääsuojalla, jonka alla puuelementit asennetaan. Sääsuojauksen tarkoituksena on tietysti välttää rakenteiden kosteusongelmat, esimerkiksi vesikattotöitä ei pystytä tekemään kuin säältä suojassa. Samalla, kun hallitaan kosteutta, saadaan myös mukavammat työskentelyolosuhteet ja pinnat pysyvät lämpiminä ja kuivina. Tiistilän koulun rakentamisessa noudatetaan Kuivaketju10-toimintamallia rakennusaikaiseen kosteudenhallintaan.
Puusta pitkään – jopa sata vuotta
Sweco vastaa hankkeen rakennesuunnittelusta.
“Jo hankkeen alkuvaiheessa on huomioitu käyttäjän kestävän kehityksen tavoitteet. Suunnitteluvaiheissa tehdään ratkaisevat päätökset vähähiilisestä rakentamisesta ja elinkaaren aikaisesta energiatehokkuudesta”, sanoo rakennetekniikan puuteknologiapäällikkö Hannes Tähtinen Swecolta.
Rakennukselle on suunniteltu sadan vuoden käyttöikä. Kokonaisvaltaiseen hiilineutraaliuteen pyritään materiaalivalinnan lisäksi päästöttömällä maalämmöllä. Energiatehokkuudesta huolehtiva talotekniikka auttaa myös ylläpitokulujen kurissa pitämiseen.
”Tilojen turvallisuus, terveellisyys, toiminnallisuus sekä huollettavuus ja käytettävyys olivat suunnittelun lähtökohtia.”
Puuta pystytään hyödyntämään rakennuksessa monin tavoin, sekä näkyvänä että piiloon jäävänä rakenneosana. Esimerkiksi tilaajan oma tunnusomainen tilailme saattaa ohjata näkyviin jätettävän puun määrää. Tiistilän koulussa puuta käytetään esimerkiksi rungossa kantavana ja jäykistävänä rakenteena. Kantavista rakenteista jätetään näkyviin aulan ja liikuntasalin rakenteita: liimapuupalkit ja -pilarit sekä liikuntasalissa yläpohjaelementtien liimapuiset rivat.
Hyvät ominaisuudet saadaan esille, kun suunnittelussa otetaan huomioon alusta alkaen käytettävä materiaali ja sen ominaisuudet. Lähtökohta on, että puu materiaalina pitää tuntea.
”On otettava huomioon puun ortotrooppisuus eli ominaisuuksien vaihtelu eri suunnissa, hygroskooppisuus eli kosteussuhteen muuttuminen ympäristön suhteellisen kosteuden muuttuessa, niin valmistuksen, rakentamisen kuin käytön aikana. Ominaisuudet vaikuttavat isoista kokonaisuuksista aina detaljitasolle asti, koko rakennuksen käyttäytymiseen ja elinkaareen”, sanoo Tähtinen.
Puurakennus voidaan toteuttaa kaikista materiaaleista useimmalla erilaisella rakennejärjestelmällä ja niiden yhdistelmillä. Suunnittelijalla tuleekin olla osaamista kaikista rakennejärjestelmistä, jotta sopivin ratkaisu tulisi valituksi. Lisäksi suunnittelijan on tunnettava käytettävät tuotteet ja tuoteosat. Näin löydetään turvalliset ja toteutuskelpoiset rakenteet ja ratkaisut. Samalla huomioidaan käyttäjien tarpeet sekä tavoitteet rakennukselle, kustannustehokkuutta unohtamatta.
Swecolla on rakennesuunnitteluohjelmassaan sisäänrakennettu hiilijalanjälkilaskija, joka antaa asiakkaalle jo suunnitteluvaiheessa tiedot eri materiaalivaihtoehtojen päästövaikutuksista päätöksenteon tueksi.
Millintarkkaa osaamista
Puukohteita on pitkään leimannut pilottikohteen maine. Swecon vuosikymmenten kokemus puukohteiden suunnittelusta ja pitkäjänteinen kehitystyö ovat häivyttäneet leimaa. Nyt puukohteet ovat alkaneet sulautua osaksi rakentamisen kenttää, mitä kasvattaa myös esimerkillinen julkinen rakentaminen ja yleinen tietoisuus päästöistä ja niiden vaikutuksista.
”Olemme panostaneet osaamiseen muun muassa henkilöstön koulutuksen ja ohjelmistokehityksen kautta. Olemme sitoutuneet kestävän kehityksen tavoitteisiin ja edistämme monimuotoista ja hiilineutraalimpaa rakentamista. Kestävä kehitys, vähähiilinen rakentaminen ja rakennuksen elinkaari tulee huomioida suunnittelussa. Tärkeää on, että valitaan oikea materiaali oikeaan paikkaan”, Tähtinen kertoo.
Millä tavalla puurunkoisen rakennuksen rakentaminen eroaa betonirunkoisesta? Tiistilän koulu rakennetaan liimapuupilareista ja -palkeista sekä rankarakenteisista seinä- ja välipohjaelementeistä, joissa on kipsilevytetyt sisäpinnat. Koko rakennuksen alapohja on betonia. Korkea esivalmistusaste mahdollistaa rakentamiselle tiiviin aikataulun, kuten ripeän etenemisen sisävalmistustöihin, sillä välipohjissa ei tarvita betonivaluja. Kuivumisaikaa tarvitaan vain betonialapohjan tekovaiheessa. Suuri esivalmistusaste on myös materiaalitehokasta.
”Suunnitteluratkaisujen integrointi muuhun suunnitteluun pitää huomioida eri tavoin, samoin asennettavuus”, Matti Varstala kertoo. Puurakenteiden valmistus- ja asennustoleranssit ovat muuta rakentamista tarkemmat.
”On tunnettava materiaalien reunaehdot ja ominaispiirteet, esimerkiksi betonin ja puun liittämisessä. Rakenteiden on oltava millintarkasti kohdallaan, jotta asennus onnistuu eikä työmaalle synny viiveitä.”
Puurakenteiden hinta määräytyy hankekohtaisesti markkinahintojen mukaan ja kysyntä on nyt kovempaa kuin toimittajien resurssit antavat myöden. Samaan hengenvetoon on muistettava, että puukohteilla on myös voitettu edullisimpaan hintaan perustuvia kilpailutuksia, tilaajan jättäessä toteutustavan tarjoajan päätettäväksi. Puurakentaminen ei siis ole automaattisesti kalliimpaa ja hinta määräytyy kohteen koon ja käyttötarkoitusta tukevien rakenneratkaisujen mukaan. Tiistilään esivalmistetut puuelementit ja osa asennuksista tulevat kotimaiselta toimittajalta.
Puusta versoo uusia oppeja
”Puurakentaminen näin suuressa mittakaavassa on haastavaa, koska se on vielä Suomessa suhteellisen uutta”, Markus Salin toteaa.
Saman vahvistavat rakentajat ja suunnittelijat. Puurakentamisessa on enemmän opeteltavaa kuin totutuissa materiaaleissa alan konkareillekin, siinä missä vuosikymmeniä hallinnut betonirakentaminen on kaikille tuttua. Puu mahdollistaa erilaiset runkojärjestelmä- ja rakennustapavaihtoehdot. Vakiintuneita ratkaisuja ei juuri ole, vaan ne suunnitellaan pitkälti kohteittain. Suunnittelutyötä tarvitaan muuta rakentamista enemmän.
”Tiistilän kaltaisessa kohteessa tarvitaan tarkkaa ohjausta ja suunnittelun yhteensovittamista, jotta yhteinen näkemys saadaan luotua ja toimivaksi käytännössä. Urakoitsijoilta puuttuvat puurakentamisen osalta vielä rutiinit. Siksi suunnittelun ja toteutuksen vetäjillä on isompi vastuu kuin betonirakentamisessa”, sanoo Matti Varstala.
Puurakentaminen myös kehittyy, uusia ratkaisuja ja menetelmiä tulee markkinoille jatkuvasti. Kokemus ja tieto karttuvat koko ajan, ja niin suunnitteluun, materiaalitoimituksiin kuin asennusliikkeisiin tarvitaankin Varstalan mukaan lisää kokeneita osaajia.
”Rakennusalalla mennään yleisesti vähähiilisempiin ratkaisuihin. Puu on nyt paljon esillä, mutta muidenkin materiaalien osalta tapahtuu kehitystä koko ajan.”
Myös YIT:n päämääränä on puolittaa kasvihuonekaasupäästöt oman toiminnan ja omaperusteisten hankkeiden osalta vuoteen 2030 mennessä.
Kaupungille pitoa ja vetoa
Kuva: Imatran kaupunki
Viime vuosina puurakenteisia kouluja on rakennettu muun muassa Pudasjärvelle, Tampereelle ja Helsinkiin. Suurin on vuonna 2020 valmistunut, YIT:n elinkaarimallilla rakentama imatralainen Mansikkalan koulu. Taloon mahtuu 1 350 lasta ja nuorta aina päiväkodista lukioon. Lisäksi siinä on tilat oppilashuollolle, neuvolalle, työväenopistolle ja yhdistyksille. Näin rakennuksesta hyötyvät kaupunkilaiset laajasti.
Imatran rakennuttaja Mitran toimitusjohtaja Lassi Nurmi kertoo, että Mansikkalasta on tullut Imatran maamerkki, joka on saanut runsaasti myönteistä näkyvyyttä.
”Imatran brändiin liitetään nykyisin selkeästi Suomen suurin puukoulu. Olemme sen avulla myös saaneet viestittyä kaupungin ympäristötavoitteita. Suurta vaikutusta muuttoliikenteeseen ei vielä ole, mutta uskon sen näkyvän pidemmällä aikavälillä. Pitovoima on kasvanut jo: Mansikkala on erittäin haluttu koulu."
Kuva: Imatran kaupunki
Puu vaikuttaa hyvinvointiin ja oppimiseen
Biofiilinen suunnittelu valtaa alaa: puu ja muut luonnonmateriaalit sisustuksessa edistävät hyvinvointia ja tutkitusti parantavat oppimistuloksia kouluissa.
Puulla on materiaalina monia myönteisiä ominaisuuksia rakennuksen käyttäjiin – jopa enemmän kuin tähän saakka on tiedetty. Tuttua on se, että puulla on kyky sitoa ja luovuttaa kosteutta ilman suhteellisen kosteuden vaihteluiden mukaan. Tämä vaikuttaa suotuisasti puurakennuksen sisäilmaan. Yksi puun jo historiassa tunnettuja ominaisuuksia on antibakteerisuus. Vanha kansa hoiti haavoja pihkalla. Nykyään tutkitaan puuaineksen ominaisuuksia muun muassa sairaalakäytössä ja muissa julkisissa tiloissa.
”Tuoreiden tutkimustulosten mukaan virukset ja bakteerit elävät tai säilyttävät tarttuvuutensa esim. muovi- tai lasipinnoilla selvästi pidempään kuin puupinnoilla”, sanoo tutkija Henrik Heräjärvi Luonnonvarakeskuksesta.
Heräjärvi puhuu myös biofiilisesta suunnittelusta. Se tarkoittaa luonnonmateriaalien ja luonnonmukaisten muotojen tai tekstuurien käyttöä sisustuksessa. Kun ihminen katsoo puuta tai muuta luonnonmateriaalia, se alentaa stressitasoa ja sydämen sykettä.
”Haastavaa ongelmanratkaisua tekevien koehenkilöiden stressihormonitasoja mittaamalla on havaittu, että puulla sisustetussa huoneessa tasojen aleneminen on nopeampaa kuin keinotekoisilla materiaaleilla sisustetuissa. Se parantaa keskittymiskykyä, mikä puolestaan vaikuttaa työtehoon.”
Puulla helpotusta stressaaviin tilanteisiin
”Tulokset osoittavat, että puulla on myönteisiä vaikutuksia oppimistuloksiin, hyvinvointiin ja tehokkuuteen. Stressistä palautuu paremmin tilassa, jossa käyttäjä saa visuaalisen viestin puusta tai muusta luonnon materiaalista. Tähän ei aina tarvita edes itse puuta, vaan sen kuva tai muun luontokuvion jäljitelmä toimii samaan suuntaan”, Heräjärvi sanoo.
Kuulostaa järkeenkäyvältä, onhan ihmisen evoluution historiassa puu silmien edessä luontaisempi näkymä kuin vaikkapa betoniseinä. Alitajunnassa vaikuttava tuttuus saattaa olla yksi syy, miksi jo pelkkä maisemataulu tai lehtikuvioinen tapetti voi vaikuttaa tilan tunnun miellyttävyyteen ja sydämen sykkeeseen. Myös puun tuoksulla ja tunnulla on toki vaikutusta.
Heräjärvi kertoo tutkimuksesta, jossa mitattiin kahden nukkujan sydämensykettä, toista rauta-, toista puusängyssä. Ero oli suuri; puusängyssä nukkujan syke oli selvästi alhaisempi. Alhaisempi syke kertoo unen levollisuudesta. Jos ajatuskulkua jatketaan, päädytään hämmästyttäviin päätelmiin. Sydämen lyöntimäärä nisäkkään elämän aikana on keskimäärin vakio: norsun sydän lyö hitaasti, mutta sen elinikä on pitkä, toisin kuin hiirellä, jonka syke on nopea. Sykkeen alentamisella biofiilisen suunnittelun tai materiaalivalintojen avulla saattaisi siis olla jopa elinikää pidentävä vaikutus.
Luonnonmateriaalien tai biofiilisen suunnittelun hyvinvointivaikutusten tutkimuksessa ollaan Heräjärven mukaan Suomessa vielä alussa. Vaikka globaali tutkimustieto on toistaiseksi hajanaista, biofiilinen tilasuunnittelu lisääntyy nopeasti erityisesti Pohjois-Amerikassa, Euroopan seuratessa. Yrityksiä ja organisaatioita kiinnostavat yhä enemmän tilojen vaikutukset käyttäjien hyvinvointiin ja sitä kautta vaikkapa terveydenhuoltokuluihin tai työn tuottavuuteen.
Tutkimusten perusteella puuta tai muita luonnonmateriaaleja kannattaisi käyttää tai vähintäänkin jäljitellä erityisesti kouluissa. Heräjärvi uskoo, että miellyttäväksi suunnitellussa luokkatilassa paitsi oppilaiden oppimistulokset ja viihtyvyys paranevat myös opettajan stressi alenee, mikä heijastuu hänen työhyvinvointiinsa ja sitä kautta myös oppilaisiin.
Puu ei ole suinkaan pelkkä koriste ja vaikka puuta ei jätettäisi suuremmin näkyviin, toimii se silti hiilivarastona ja muistuttaa itsestään esimerkiksi parempana akustiikkana sekä muuttuneista asenteista puun käyttöä kohtaan tasavertaisena rakennusmateriaalina. Myös se mikä ei paljaalle silmälle näy tekee taustalla hyvää.