Tampereen teknillisen yliopiston rakennusfysiikan professori Juha Vinha on viime vuosina noussut rakentamisen alalla parrasvaloihin merkittävillä tutkimushankkeilla ja näkemyksillään rakennusten energiansäästöpolitiikasta. Hän on tehnyt uraauurtavaa työtä rakennusfysiikan tutkimuksessa ja ennen kaikkea sen tulosten viemisessä yleiseen käyttöön kentälle.
Juha Vinha on jo vuosia vetänyt yliopistollaan rakennusfysiikan seminaarisarjaa ja ollut aktiivinen tekijä alan peruskirjallisuuden kirjoittamisessa. Hän täytti elokuun 10. päivänä 50 vuotta. Merkkipäivänsä kunniaksi Juha Vinha saa aloittaa uutiskirjeemme uuden Kuukauden kasvo -sarjan, jossa esittelemme alan kannalta merkittäviä henkilöitä.
Kentällä tarvitaan uutta tietoa
Vuodesta 2007 Tampereella on lähes vuosittain pidetty teknillisen yliopiston ja Rakennusinsinöörien liitto RIL:n järjestämänä rakennusfysiikkaseminaari. Tässä Juha Vinha on ollut avainasemassa.
Uusia peruskirjoja alalta on julkaistu, tärkeimpinä RIL- julkaisut RIL 255-2014-1 Rakennusfysiikan käsikirja osa 1, rakennusfysikaalinen suunnittelu ja tutkimukset ja RIL 107 -2012 Rakennusten veden- ja kosteudeneristysohjeet.
– Nykyisessä perusopetuksessa kurssien määrää on lisätty pikku hiljaa sekä AMK- että yliopistotasolla, mutta lisääkin tätä opetusta voisi olla, Juha Vinha toivoo.
Ongelmana tosin on, että vaikka rakennusfysiikan osalta tarvitaan lisää tietoa, kaikilta muilta rakentamisen osa-alueilta tarvitaan vähintään samat tiedot kuin aiemmin. Tällöin lisäkurssien sovittaminen opinto-ohjelmiin on haasteellista.
– Oleellista olisi saada jalkautettua uusi tieto kentälle aivan toteuttajatasolle saakka, jotta asiat etenisivät käytäntöön, Vinha painottaa.
Yrityksillä itsellään on hänestä myös suuri vastuu riittävän koulutuksen järjestämisessä. Monia hyviä koulutus- ja tiedotushankkeita on tältä osin saatu tehtyä, mutta niiden kattavuus on ollut rajallinen.
Vinhan mielestä rakennusfysiikan osalta on perinteisesti ollut ongelmana myös, että parempia ratkaisuja ei ole valittu rakennushankkeisiin, koska ne ovat lisänneet kustannuksia. Lujuus- ja paloasioiden osalta ollaan oltu hyvin tarkkoja, mutta kosteudenhallintaan liittyvissä asioissa on jostain syystä usein luistettu.
– Niiden osalta on ehkä ajateltu, etteivät ne olisi niin tärkeitä. Nykyiset kosteus- ja homeongelmat alleviivaavat, että nämä asiat ovat aivan keskeisiä korkealaatuisen lopputuloksen kannalta, Vinha painottaa.
Paperi vai muovi höyrynsuluksi
Juha Vinha kertoo, että tutkijauran alkupuolella oli julkisuudessa jatkuvasti keskustelua ja väittelyä siitä, tarvitaanko puurunkoisissa ulkoseinissä höyrynsulkumuovia vai ei, ja voiko pelkkä ilmansulkupaperi aiheuttaa rakenteissa kosteusongelmia. Kysymys kiinnosti, koska siitä oli selvästi tarvetta saada uutta tietoa.
Mitä enemmän hän tähän aiheeseen perehtyi, sitä haastavammaksi se kuitenkin osoittautui. Kirjallisuutta tutkiessa kävi selville, että se oli itse asiassa kautta aikain luultavasti eniten tutkittu rakennusfysiikan aihe kansainvälisesti.
Ongelma oli siinä, että tutkimukset oli tehty aina erilaisissa ilmasto-olosuhteissa ja erilaisilla sisäilman kosteusolosuhteilla sekä rakenneratkaisuilla. Useissa tapauksissa tulos oli, että höyrynsulkumuovi toimi paperikalvoa paremmin, mutta osassa tapauksia paperikalvo toimi yhtä hyvin ja joissakin tapauksissa paremmin kuin muovikalvo.
Tällöin Vinhalle kiteytyi hyvin konkreettisesti rakennusfysiikan tutkimuksen keskeinen haaste, että tutkimustulokset riippuvat oleellisesti vallitsevista olosuhteista ja niiden muutoksista sekä tutkittavista rakenteista. Sen vuoksi tällä alueella rakenteiden ja rakennusten toiminnasta on tehtävä riittävän laajoja ja monipuolisia selvityksiä, jotta saadaan kattava kuva tarkasteltavasta ilmiöstä ja sen vaikutuksista.
Tämä aiheutti sen, että Juha Vinha tutki aihetta sekä laboratoriokokeissa että kenttätutkimuksissa ja myös laskennallisesti, koska sopivia laskentaohjelmia alkoi olla saatavilla.
Mitoitukseen tarvitaan oikeat kriteerit
– Lopputulos väitöskirjatutkimuksessa oli, että tietyillä kriteereillä toteutetulle rakenteelle tai rakennukselle on löydettävissä yleensä toimivuusalue, jossa se toimii kosteus- ja lämpöteknisesti hyväksyttävällä tavalla, Juha Vinha kertoo.
Käytännön suunnittelijat kaipaavat kuitenkin mahdollisimman selkeitä luku- ja raja-arvoja, joita voidaan käyttää rakenteiden mitoituksessa. Näihin arvoihin on saatava varmuutta, jotta rakenne kestää poikkeuksellisetkin olosuhteet ja esimerkiksi materiaaliominaisuuksien vaihtelut.
Niin ollen sinällään haasteellisten ja monimutkaisten tutkimusten tuloksia on yksinkertaistettava ja luotava riittävän selkeitä suunnitteluohjeita käytännön tarpeisiin.
– Tämä työ on rakenteiden rakennusfysikaalisen toiminnan osalta vielä kovasti keskeneräistä. Nyt siihen on olemassa kuitenkin paremmat edellytykset, koska laskentaohjelmat ovat kehittyneet ja rakenteiden toimivuuskriteereistä on enemmän tutkimustietoa, Vinha toteaa.
Hän lähtikin väitöskirjatyön pohjalta kehittämään rakenteiden kosteusteknisen toiminnan analysointimenetelmää, jolla on mahdollista mitoittaa rakenteita myös rakennusfysikaalisesti samaan tapaan kuin lujuustarkasteluissa on tehty jo pitkään.
Tässä menetelmässä rakenteiden toimintaa tarkastellaan mitoittavissa sisä- ja ulkoilman olosuhteissa sekä homeen kasvun että kosteuden kondensoitumisen kannalta. Muitakin toimivuuskriteereitä on mahdollista liittää tarkasteluihin. Ensimmäisen kerran tätä analysointimenetelmää käytettiin FRAME-projektissa, jossa arvioitiin lämmöneristyksen lisäyksen ja ilmastonmuutoksen vaikutuksia rakenteiden kosteustekniseen toimintaan. Menetelmän kehityksen taustalla oli kuitenkin jo 10 vuoden kehitystyö.
– Rakennusfysiikan merkitys on kasvanut rakentamisessa valtavasti viimeisen kymmenen vuoden aikana, Juha Vinha sanoo.
Lisääntyneet kosteus- ja homeongelmat, rakennusten energiatehokkuuden parantaminen sekä ennustetun ilmastonmuutoksen vaikutukset ovat nostaneet tämän tutkimusalueen erittäin tärkeäksi sekä kansainvälisesti että Suomessa.
– Uuden tiedon sekä suunnittelu- ja toteutusohjeiden tarve on lisääntynyt oleellisesti, Vinha toteaa.
Haasteena on, että uusia määräyksiä ja ohjeita on tuotettu aihealueelta jo niin paljon, että rakennusalan ammattilaiset eivät enää hallitse kokonaisuutta.
Energiansäästöön on pyrittävä viisaasti
– Rakennusten ja rakenteiden toimintaa on myös tärkeää tarkastella kriittisissä sisä- ja ulkoilman olosuhteissa, Juha Vinha sanoo.
Rakennusten tulee toimia myös käytännössä, vaikka niissä on erilaisia pieniä puutteita ja vikoja, koska täydellistä rakentamista ei ole olemassa. Logiikka on sama kuin rakenteiden lujuustarkasteluissa. Käytännön rakenteiden on kestettävä vaurioitumattomina rasittavimmatkin olosuhteet.
– Rakennukset on pyrittävä suunnittelemaan myös rakennusfysikaalisesti siten, että ne ovat vikasietoisia ja toimintavarmoja. Tämä on ollut haasteellista, koska meillä ei ole ollut rakennusfysiikan puolella vastaavantyyppistä varmuuskerroinajattelua kuin lujuuspuolella, Vinha korostaa.
Tuleviin niin sanottuihin nollaenergiatalomääräyksiin Juha Vinha toistaa aiemman kantansa, että ne perustuvat kovin paljon ideaaliolosuhteissa tehdyille teoreettisille laskelmille, eivätkä vastaa käytännön tilannetta rakennuksissa. Hän peräänkuuluttaa myös muiden keinojen huomioon ottamista kasvihuonekaasujen vähentämisessä, sillä pelkän energiankulutuksen tarkastelu on liian kapea näkökulma.
Pelkästään energiakulutuksen vähentämiseen tähtäävät toimet voivat lisätä kokonaispäästöjä rakennuksen elinkaaren aikana, jos esimerkiksi valitut rakenne- ja talotekniikan ratkaisut edellyttävät korjausta tai uusimista useammin. Vinha epäilee myös uusien ehdotettujen toimien kannattavuutta. Rakennusten muiden tärkeiden ominaisuuksien, kuten hyvän sisäilmaston, merkitys tulisi hänestä ottaa paremmin huomioon.
– Huonojen sisäilmaolosuhteiden seurauksena voidaan menettää moninkertaisesti kaikki se, mitä energiankulutuksen vähentämisellä mahdollisesti säästetään.
– Allekirjoitan edelleen keväällä määräysehdotuksista antamani lausunnon, Juha Vinha toteaa.
Hänen mukaansa Suomen rakentamista tulee kehittää ennen kaikkea Suomen itsensä ja sen kansalaisten etujen mukaisesti.
– Rakentamista ja myös energiatehokkuuteen liittyviä asioita tulee kehittää ja parantaa siten, että kaikki keskeiset asiat ja niiden vaikutukset otetaan huomioon. Rakennuksella on paljon tärkeitä ominaisuuksia, jotka sen tulee täyttää, eikä energiatehokkuus ole näistä suinkaan tärkein. Rakennuksen tulee olla turvallinen, terveellinen, kestävä ja myös kustannustehokas.
Juha Vinhan oma tarina
Juha Vinha on toiminut rakennusfysiikan professorina Tampereen teknillisessä yliopistolla jo useamman vuoden. Lähes koko ammattiuransa hän on toiminut nykyisen yliopistonsa piirissä. Väitöksensä, jossa hän selvitti puurunkoisten ulkoseinien kosteusteknistä toimintaa, hän teki professori Ralf Lindbergin johdolla vuonna 2007. Tampere on hänelle tärkeä kaupunki. Lapsuuden ja nuoruuden hän vietti Vammalassa, joka nykyään tunnetaan Sastamalana.
Vinhan lähisuvussa ei ole aiemmin ollut ammattirakentajia, joten hän on tällä alalla suvustaan ensimmäinen. Kiinnostusta rakentamiseen on kuitenkin ollut suvussa. Koulussa hän oli kiinnostunut fysiikasta, matematiikasta ja myös piirtämisestä. Kaikki ovat rakennusalalla hyödyllisiä taitoja. Hänen nuorempi veljensä toimii myös rakennusalalla, talotekniikan alueella.
– Kiinnostusta rakentamiseen on tullut kotoa sitäkin kautta, että isä on rakentanut harrastuksena useita asuin- ja varastorakennuksia omaan käyttöön ja olen ollut niissä projekteissa mukana, Vinha kertoo.
– Rakentaminen muutenkin tuntui kiinnostavalta alalta ja olin itse asiassa niin varma siitä, etten muualle hakenutkaan opiskelemaan kuin TTKK:lle rakennustekniikkaan, Vinha sanoo.
Hän kertoo, että tärkeää uravalinnan kannalta oli Vammalan lukion fysiikan opettaja, joka synnytti innostuksen erilaisten fysikaalisten ilmiöiden tarkasteluun. Yliopiston puolella oli monia hyviä opettajia perusopinnoissa. Jatko-opintojen ja väitöskirjan ohjaajana Ralf Lindberg on tietysti jatkossa ollut keskeinen opettaja.
Esko Kukkonen