1 8.11.2012 Massiivirakenteiden sisäpuolinen lämmöneristäminen FRAME – YLEISÖSEMINAARI 8.11.2012 Sakari Nurmi Tampereen teknillinen yliopisto Rakennustekniikan laitos
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
8.11.2012
Massiivirakenteiden sisäpuolinen lämmöneristäminen
FRAME – YLEISÖSEMINAARI 8.11.2012
Sakari NurmiTampereen teknillinen yliopisto
Rakennustekniikan laitos
2
8.11.2012
Haasteita
Massiivirakenteiset seinät (hirsi-, kevytbetoni- ja täystiilirakenteet) eivät täytä enää lämmöneristysvaatimuksia, mikä johtaa lisälämmöneristeen käyttöön. Tämä huonontaa rakenteen kosteusteknistä toimintaa, jos eriste laitetaan rakenteen sisäpuolelle.
o Eristeen ulkopinnassa riski kosteuden tiivistymiselle sekä homeen kasvulle.
o Rakenteen kuivuminen hidastuu.o Kivirakenteisissa seinissä suurempi riski
pakkasrapautumiselle.o Sisäpuolinen lämmönvarauskyky menetetään.o Ilmavuodot eristeen taakse estettävä.o Rakenteessa oltava aina myös riittävä höyrynsulku eristeen
lämpimällä puolella.
Massiivirakenne on suositeltavaa lisäeristääulkopuolelta hyvin vesihöyryä läpäisevällä eristeellä.
+-
3
8.11.2012
Sisäpuolelta lisäeristetyn massiivirakenteen kosteustekninen toiminta
o Ilman vesihöyrypitoisuus lähenee tai saavuttaa kyllästyskosteuspitoisuuden lämmöneristeen ulkopinnassa.
o Eristeen ja massiivirakenteen rajapintaan syntyy homeen kasvulle otolliset olosuhteet tai kondenssi.
o Eristepaksuuden kasvattaminen pahentaa tilannetta.o Eristeen sisäpintaan on laitettava riittävä
höyrynsulku tai lämmöneristeen ominaisuuksien on oltava sellaiset, että homeen kasvua ja kosteuden kondensoitumista ei esiinny.
o Tiivistä höyrynsulkua käytettäessä kuivuminen sisäänpäin estyy. Rakennekosteuden on päästävä kuivumaan riittävästi pois ennen höyrynsulun laittoa.
sat
sat
+-
Tutkimuksen lähtökohdat,rakennetyypit ja toimintakriteerit
o Tutkimuksessa keskitytään tällä kertaa lähinnä kevytbetonirakenteeseen.
o Sisäpuolelta eristetty massiivirakenne on kosteusteknisesti toimiva, kun lämmöneristeen sisä- ja ulkopinnassao ei esiinny kosteuden tiivistymistäo ei esiinny hometta (homeindeksi < 1)
o Laskennassa on käytetty pääsääntöisesti 1-ulotteista laskentaohjelmaa WUFI 5.
o Materiaalitiedot on otettu TTY:n tietokannasta.
4
8.11.2012
5
8.11.2012
Tutkimuksen lähtökohdat,sisä- ja ulkoilmasto
o Rakenteita on tarkasteltu kolmessa eri ilmastossa: nykyilmastossa, v. 2050 ilmastossa ja v. 2100 ilmastossa.
o Laskelmissa käytetyt testiivuodet:nykyilmasto: Jokioinen 2004v. 2050 ilmasto: Jokioinen 2064 v. 2100 ilmasto. Jokioinen 2094
o Tulevaisuuden ilmastot ovat Jokioisten 2004 ilmastosta laskettuja tulevaisuuden skenaarioita.
o Tulevaisuutta ennustettaessa ilmastonmuutoksessa on käytetty pessimistisintä A2-skenaariota, jossa päästöjä ei saataisi vähennettyä.
o Sisäilman lämpötilana on käytetty vakioarvoa 21 C, ja ilman suhteellisena kosteutena ulkoilman RH:ta + kosteuslisää 2...5 g/m3 ulkoilman lämpötilan mukaisesti.
6
8.11.2012
Hirsiseinärakenteiden laskentatarkastelut
o Tarkasteltiin eri höyrynsulkukalvojen vaikutusta rakenteen kosteustekniseen toimintaan sekä kuivalla että kostealla rakenteella.
o Höyrynsululle on määritetty eri lämmöneriste-paksuuksilla riittävä vesihöyrynvastuksen arvo.
o Hirren homehtumisherkkyysluokkana (HHL) on käytetty luokkaa 1.
o Puukuitueristeen homeensuoja-aine vähentää homeen kasvua niissä pinnoissa, jotka ovat tiiviissä kontaktissa eristettä vasten. Tarkasteluihin on valittu tässäkin tapauksessa kuitenkin HHL 1, koska hirressä on halkeamia ja muita koloja, joissa home voi kasvaa.
Tarkastelukohta
+-
Rakenteen sisäpinnalta vaadittava vesihöyrynvastus, 180 mm hirsi
7
8.11.2012
30 70 90 150 240 380
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0.4 0.28 0.24 0.17 0.12 0.08
Eristepaksuus [mm]
Ves
ihöy
rynv
astu
s, µ
-arv
o [-
]
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Mineraalivilla
40 80 100 170 260 420
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0.4 0.28 0.24 0.17 0.12 0.08
Eristepaksuus [mm]
Ves
ihöy
rynv
astu
s, µ
-arv
o [-
]
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Puukuitueriste
nyky
2050
2100
Rakenteen sisäpinnalta vaadittava vesihöyrynvastus, 92 mm hirsi
8
8.11.2012
40 80 100 170 260 420
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0.4 0.28 0.24 0.17 0.12 0.08
Eristepaksuus [mm]
Ves
ihöy
rynv
astu
s, µ
-arv
o [-
]
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Puukuitueriste
nyky
2050
2100
30 70 90 150 240 380
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0.4 0.28 0.24 0.17 0.12 0.08
Eristepaksuus [mm]
Ves
ihöy
rynv
astu
s, µ
-arv
o [-
]
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Mineraalivilla
Hirsirakenteet, tulokset
o Vesihöyryä jonkin verran läpäisevien höyrynsulkujen (muovitiivistyspaperit ja hygrokalvot) käyttö ei edesauta hirsirakenteen rakennusaikaista kuivumista lukuun ottamatta aivan ohuita eristepaksuuksia.
o Hirsirakennetta lisälämmöneristettäessä mineraalivillalla tai puukuitueristeellä on lämmöneristeen sisäpintaan aina laitettava jonkinlainen höyrynsulku.
o Hirsiseinän on päästävä kuivumaan 80 % RH:ta vastaavaan kosteuteen ennen höyrynsulun laittamista.
o Hirren ohentaminen heikentää rakenteen kosteusteknistä toimintaa.
9
8.11.2012
Kevytbetonirakenteiden laskentatarkastelut
o Käyttötilassa rakenteen alkukosteus vastasi 65% RH:ta, rakennusaikaisen kosteuden kuivumista tutkittiin 85 ja 97 % RH:ta vastaavalla kosteudella.
o Tutkittiin kolmea kevytbetoniharkon paksuutta (100, 200 ja 300 mm), viittä lämmöneristepaksuutta (50, 100, 200, 300 ja 400 mm).
o Lämmöneristeinä käytettiin EPS-, XPS- ja kalsiumsilikaattilevyä.
o Rakenne ulkoa sisäänpäin oli:o Sementtirappaus (10 mm)o Kevytbetonio Lämmöneristeo Kipsilevy (13 mm)
+-
Kevytbetonirakenteiden laskentatarkastelut
o Lisäksi tarkasteltiin ulkopinnassa olevan halkeaman vaikutusta rakenteen kosteustekniseen toimintaan niin, että viistosateesta päästettiin 2% rappauksen läpi.
o Homehtumisherkkyytenä käytettiin luokkien 2 ja 3 yhdistelmää niin, että homeen kasvu alkaa HHL 2 mukaisesti, mutta sen maksimimäärä jää HHL 3 tasolle.
o EPS ja XPS antavat melkein samanlaisia tuloksia, minkä takia XPS:n tuloksia ei ole erikseen esitetty.
Kevytbetonirakenteen homeen kasvu käyttötilassa, 100 mm kevytbetoniharkko
12
8.11.2012
0.444 0.275 0.156 0.109 0.084
0
1
2
3
50 100 200 300 400
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Hom
eind
eksi
[-]
Eristepaksuus [mm]
10 mm sementtirappaus + 100 mm kevytbetoni + EPS
nyky
2050
2100
0.628 0.431 0.265 0.191 0.150
0
1
2
3
50 100 200 300 400
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Hom
eind
eksi
[-]
Eristepaksuus [mm]
10 mm sementtirappaus + 100 mm kevytbetoni + kalsiumsilikaatti
nyky
2050
2100
Kevytbetonirakenteen homeen kasvu käyttötilassa, 200 mm kevytbetoniharkko
13
8.11.2012
0.348 0.235 0.142 0.102 0.080
0
1
2
3
50 100 200 300 400
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Hom
eind
eksi
[-]
Eristepaksuus [mm]
10 mm sementtirappaus + 200 mm kevytbetoni + EPS
nyky
2050
2100
0.452 0.340 0.228 0.171 0.137
0
1
2
3
50 100 200 300 400
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Hom
eind
eksi
[-]
Eristepaksuus [mm]
10 mm sementtirappaus + 200 mm kevytbetoni + kalsiumsilikaatti
nyky
2050
2100
Kevytbetonirakenteen homeen kasvu käyttötilassa, 300 mm kevytbetoniharkko
14
8.11.2012
0.286 0.205 0.131 0.096 0.076
0
1
2
3
50 100 200 300 400
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Hom
eind
eksi
[-]
Eristepaksuus [mm]
10 mm sementtirappaus + 300 mm kevytbetoni + EPS
nyky
2050
2100
0.353 0.281 0.199 0.155 0.126
0
1
2
3
50 100 200 300 400
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Hom
eind
eksi
[-]
Eristepaksuus [mm]
10 mm sementtirappaus + 300 mm kevytbetoni + kalsiumsilikaatti
nyky
2050
2100
Kevytbetonirakenteen homeen kasvu, rappauksen vaikutus
15
8.11.2012
0.348 0.235 0.142 0.102 0.080
0
1
2
3
50 100 200 300 400
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Hom
eind
eksi
[-]
Eristepaksuus [mm]
200 mm kevytbetoni + EPS
2050 (10 mm rappaus)
2050 (ei rappausta)
0.452 0.340 0.228 0.171 0.137
0
1
2
3
50 100 200 300 400
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Hom
eind
eksi
[-]
Eristepaksuus [mm]
200 mm kevytbetoni + Kalsiumsilikaatti
2050 (10 mm rappaus)
2050 (ei rappausta)
Kevytbetonirakenteen homeen kasvu, rappauksessa olevan halkeaman vaikutus
16
8.11.2012
0.452 0.340 0.228 0.171 0.137
0
1
2
3
50 100 200 300 400
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Hom
eind
eksi
[-]
Eristepaksuus [mm]
200 mm kevytbetoni + Kalsiumsilikaatti
2050 (ehjä rappaus)
2050 (2% vuoto)
0.348 0.235 0.142 0.102 0.080
0
1
2
3
50 100 200 300 400
Rakenteen U-arvo [W/m2K]
Hom
eind
eksi
[-]
Eristepaksuus [mm]
200 mm kevytbetoni + EPS
2050 (ehjä rappaus)
2050 (2% vuoto)
Kevytbetonirakenteen homeen kasvu, rakennusaikaisen kosteuden kuivuminen
17
8.11.2012
0
1
2
3
1 2 3
Hom
eind
eksi
[-]
Vuosi
10 mm sementtirappaus + 100 mm kevytbetoni + 300 mm EPS
nyky (85%)2050 (85%)2100 (85%)nyky (97%)2050 (97%)2100 (97%)nyky (käyttötila)2050 (käyttötila)2100 (käyttötila)
0
1
2
3
1 2 3
Hom
eind
eksi
[-]
Vuosi
10 mm sementtirappaus + 100 mm kevytbetoni + 300 mm CaSi
nyky (85%)2050 (85%)2100 (85%)nyky (97%)2050 (97%)2100 (97%)nyky (käyttötila)2050 (käyttötila)2100 (käyttötila)
Kevytbetonirakenteen homeen kasvu, rakennusaikaisen kosteuden kuivuminen
18
8.11.2012
0
1
2
3
1 2 3
Hom
eind
eksi
[-]
Vuosi
10 mm sementtirappaus + 300 mm kevytbetoni + 300 mm EPS
nyky (85%)2050 (85%)2100 (85%)nyky (97%)2050 (97%)2100 (97%)nyky (käyttötila)2050 (käyttötila)2100 (käyttötila)
0
1
2
3
1 2 3
Hom
eind
eksi
[-]
Vuosi
10 mm sementtirappaus + 300 mm kevytbetoni + 300 mm CaSi
nyky (85%)2050 (85%)2100 (85%)nyky (97%)2050 (97%)2100 (97%)nyky (käyttötila)2050 (käyttötila)2100 (käyttötila)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0
Höy
ryns
ulun
ves
ihöy
rynv
astu
ksen
min
imia
rvo,
10
9 m2 s
Pa/
kg
Rakenteen sisäpuolella olevan lämmöneristeen lämmönvastus, R (m2K/W)
Poly. (Hirsi 92 mm)Poly. (Hirsi 180 mm)Poly. (Kevytbetoniharkko 100 mm)Poly. (Kevytbetoniharkko 200 mm)
Vaadittava sisäpinnan vesihöyrynvastus massiivirakenteissa, yhteenveto
19
8.11.2012
Kevytbetonirakenteet käyttötilassa, yhteenveto
Tärkeintä on pinnoittaa kevytbetoni kerroksella, joka estää sadeveden tunkeutumisen rakenteeseen. Rakenteen saa toimivaksi esimerkiksi sementtirappauksella.Pienet halkeamat rappauksessa eivät aiheuta homeen kasvua.EPS ja XPS käyttäytyvät keskenään hyvin samalla tavalla ja estävät tiiviytensä takia haitallisen diffuusiolla siirtyvän kosteuden. Eristepaksuuden kasvattaminen ei tässä huononna rakenteen kosteusteknistä toimintaa.Kalsiumsilikaattilla eristepaksuuden kasvattaminen korottaa hieman homeindeksin maksimiarvoa. Se pystyy kuitenkin kapillaarisuutensa ansiosta siirtämään kosteutta pois tarkastelupisteestä, jolloin rakenteesta saadaan toimiva myös suurilla lämmöneristepaksuuksilla.Minkään tässä tutkitun lämmöneristeen (EPS, XPS ja kalsiumsilikaatti) kanssa ei tarvita sisäpuolelle erillistä höyrynsulkua.
Kevytbetonirakenteet rakennusaikaisen kosteuden kuivuessa, yhteenveto
85 % RH:ta vastaavalla alkukosteudella rakenteet ovat toimivia.97 % RH:ta vastaavalla alkukosteudella rakenteissa esiintyy homeen kasvua.
Harkkopaksuuden kasvaessa kuivuminen hidastuu selvästi.Kalsiumsilikaatti toimii kapillaarisuutensa ansiosta solumuovieristeitä paremmin kuivuvassa rakenteessa, ero on selvempi suuremmilla kevytbetoniharkon paksuuksilla.
Kevytbetonirakenteen pitäisi antaa kuivua 85 % RH:ta vastaavaan kosteuteen ennen lisälämmöneristämistä (hirsirakenteella vastaava arvo on 80 % RH).
Lisätietoa aiheesta
Nurmi, S. 2012. Massiivirakenteen sisäpuolisen lisälämmöneristämisen vaikutus rakenteen kosteustekniseen toimintaan. Diplomityö. Saatavissa: http://dspace.cc.tut.fi/dpub/bitstream/handle/123456789/21129/Nurmi.pdf?sequence=1
Related Documents
![Solutions to the Exercises in [1ex] Methods of ... · Doctoral Program at HHL, May 4-5, 2012 Dr. Kerstin Hesse (HHL) Solutions: Methods of Multivariate Statistics HHL, May 4-5, 2012](https://static.cupdf.com/doc/110x72/5fdd150416108e721c4bbcc7/solutions-to-the-exercises-in-1ex-methods-of-doctoral-program-at-hhl-may.jpg)
