Improving indoor climate and comfort with wooden structures
Improving indoor climate and comfort with wooden structures
Tekijät: Simonson, Carey J.; Salonvaara, Mikael; Ojanen, Tuomo VTT Publications : 431 VTT Building Technology, Espoo, 2001. 200 s. + liitt. 91 s.
ISBN 951-38-5846-4 951-38-5847-2 urn:isbn:951-38-5847-2
Tiivistelmä
Tässä raportissa tarkastellaan sisäilman kosteustasoja ja kosteusteknistä toimintaa. Tarkastelu tehtiin numeerisesti puurakenteisen kerrostalon makuuhuoneelle käyttäen reunaehtoina neljän eri paikkakunnan tunneittain ilmoitettuja ulkoilman olosuhteita. Tarkastellut paikkakunnat olivat Helsinki, Saint Hubert Belgiassa, Holzkirchen Saksassa ja Trapani Italiassa. Tarkastellun makuuhuoneen koko on 32.4 m3 ja sen seinäpinta-ala on 60 m2. Sisäilman kosteuskuormitus (60 g/h) aiheutuu kahden hengen 9 tuntia kestävästä oleskelusta huonetilassa (klo 22:00 – 07:00). Huoneen ilmanvaihtokerroin on 0.5 1/h. Kun seinä- ja kattorakenteiden sisäpinnat ovat hyvin vesihöyryä läpäiseviä, on kosteusvirtaus sisäilman ja rakenteiden välillä hyvin aktiivista.
Näissä olosuhteissa kosteusvirtaus sisäilman ja rakenteiden välillä voi olennaisesti parantaa sisäilman laatua verrattuna tapaukseen, jossa rakenteiden sisäpinta on höyrytiivis. Kosteuden varastoituminen puupohjaisiin materiaaleihin voi alentaa sisäilman suhteellisen kosteuden yöllisen kuormitustilanteen aikaisia huippuarvoja ja varastoitunut kosteus voidaan poistaa rakennuksesta ilmanvaihdon avulla seuraavan päivän aikana. Yleensä, rakenteista ja materiaaleista riippumatta, ilmanvaihdon ollessa 0.5 1/h sisäilman
kosteustaso on lähellä ulkoilman vastaavaa tasoa kun huonetilan kuormitus alkaa (klo 22:00).
Sisäilman absoluuttisen kosteustason nousu kuormituksen aikana ei juurikaan riipu ilmastosta, mutta se aika, jonka sisäilman laatu on epätyydyttävä, on voimakkaasti ilmastosta riippuva. Passiiviset menetelmät sisäilman olosuhteiden säätelemiseksi ovat luonnollisesti toimivampia leudoissa ilmastoissa kuin kuumissa ja kosteissa oloissa, vaikkakin ne kaikissa ilmastoissa parantavat sisäilman tilaa.
Oletuksen mukaisessa tilanteessa useilla materiaaleilla voidaan aikaansaada sisäilman kosteuden kannalta hyvä vuorovaikutus. Tällaisia materiaaleja ovat esimerkiksi hygroskooppinen (kosteutta materiaaliin sitova) sisäverhouslevy tai hygroskooppinen lämmöneristys. Kuitenkin lämmöneristeellä, joka on hygroskooppisen sisäverhouslevyn takana, on vain pieni vaikutus sisäilman kosteuteen. Sen vuoksi sisäilman kosteustaso ei juurikaan riipu hygroskooppisen sisäverhouslevyn takana olevan lämmöneristeen hygroskooppisuudesta tai levyn takana olevan kerroksen vesihöyrynvastuksesta. Kun ei-hygroskooppisen (kosteutta heikosti sitovan) ja kosteutta hyvin läpäisevän sisäverhouslevyn (useimmat seinälevymateriaalit kuitenkin ovat hygroskooppisia) takana on hygroskooppinen lämmöneristys, kosteusvaikutus sisäilmaan on vain hiukan heikompi kuin tapauksessa, jossa on pelkästään hygroskooppisen sisäverhouslevy.
Nämä tulokset pätevät edellä esitetyillä perusoletuksilla ja erot eri materiaalien ja sovellutusratkaisujen välillä tulevat edellistä merkittävämmiksi silloin kun: kosteustuotto kasvaa, ilmanvaihto pienenee, aktiivinen pinta-ala pienenee tai sisäverhouksen maalin vesihöyrynvastus kasvaa sekä pitkäaikaisten, useita päiviä tai viikkoja kestävien säämuutosten aikana. Perusoletuksen mukaisissa tapauksissa riski homeen kasvusta rakenteissa on pieni, mutta riski lisääntyy kun sisäilman kosteuskuormitus kasvaa.
Tässä raportissa esitetyt numeeriset simulointitulokset osoittavat, että terminen massa ja auringon varjostus ovat tärkeitä tekijöitä sisäilman lämpötilahuippujen tasoittamisessa Pohjois- ja Keski-Euroopan ilmastoissa. Sen sijaan Etelä-Euroopassa rakenteiden suurikaan terminen massa ei yksinään riitä varmistamaan sisäilman viihtyisyyttä, jollei rakennuksessa ole lämmitystä ja jäähdytystä. Jos huoneessa on massiivinen puulattia ja katto (200 mm), sen lämpötekninen toimivuus on samanlainen kuin vastaavan paksuisten betoniseinämien kanssa. Myös kosteuden siirtyminen voi auttaa huoneen jäähdytyksessä silloin kun ulkoilman lämpötila nousee.
Ilmanvaihtomäärän vaikutukset on analysoitu ja tulokset osoittavat, että ilmanvaihto on hyvin tärkeä tekijä kosteuden poistamisessa sisäilmasta erityisesti silloin, kun huoneen seinämät on käsitelty vesihöyryä läpäisemättömiksi. Kuormituksen aikainen huoneilman kosteustason muutos (kasvu) suurenee kaikissa tapauksissa silloin kun ilmanvaihtomäärä laskee. Kun seinämissä on vesihöyryä läpäisevä maalipinta ja ilmanvaihtokerroin on 0.1 1/h, kasvaa sisäilman kosteustaso yön aikana keskimäärin 7.4 g/h. Tämä vastaa kosteustason muutosta tilanteessa, jossa seinämien sisäpinta on käsitelty vesihöyryä läpäisemättömäksi ja ilmanvaihtokerroin on 0.9 1/h. Tästä huolimatta, se aika, jona sisäilman suhteellinen kosteus ylittää yöaikana tason 60 % RH (viihtyisyysraja) on ilmanvaihdon laskiessa lyhyempi kuin normaali- ilmanvaihdolla. Tämä johtuu sisäilman lämpötilan kohoamisesta pienellä ilmanvaihdolla. Sisäilman terminen viihtyisyys ja aistittavissa oleva ilman laatu voivat olla samat kuormitustilanteen lopussa ilmanvaihdolla 0.1 1/h ja läpäisevällä maalipinnalla tai kun ilmanvaihto on 0.25 1/h ja seinämien maalipinta on vesihöyryä läpäisemätön. Kun kosteudentuotto sisäilmassa kasvaa, rakenteisiin varastoituneen kosteuden osuus koko kosteustuotosta kasvaa vain hyvin vähän. Ilmanvaihdon poistaman, rakenteisiin varastoituneen ja sisäilmaan jäävän kosteuden määrät riippuvat jokseenkin lineaarisesti kosteuden tuotosta sisäilmaan.