Rakennuksen sisäilman laadun seuranta, epäpuhtauksien mittaaminen sekä epäpuhtauslähteiden paikantaminen sisätiloissa Monitoring the indoor air quality, measuring harmful substances and detecting sources of pollution in indoor air
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.
Wood2 – New Competitive wood-based interior materials and systems for modern wood construction
Title of the research project Competitive wood-based interior materials and systems for modern wood construction Wood2New
Coordinator of the project: Yrsa Cronhjort
Project period 01.03.2014-28.02.2017
Introduction
Interior spaces and indoor air quality significantly affect our physical and mental well-being and comfort, especially in healthcare and living environments. The qualitative performance of buildings depends on several factors. Temperature and moisture are central characteristics of interior spaces and research suggests that these can be affected by the choice of surface materials. Wood’s propensity to interact with moisture can be put to good effect in helping to mediate the interior environment of buildings. As the humidity level rises, wood adsorbs moisture from the surrounding air and, when the humidity drops, the stored moisture is released back into the environment. Associated with adsorption there is a release of heat which can raise the surface temperature of wood; conversely heat is required during desorption. These processes combined with the other thermal properties of wood give rise to the concept of ‘hygrothermal mass’, which may have the potential to improve the energy efficiency of buildings. These attributes are gradually being recognized. Interior air quality is affected by, for example, volatile organic compounds (VOC), formaldehyde, air-borne particles and microbes, as well as other factors. The sources of chemical compounds and particulates include human activity, structures, surfaces, furnishings, and the air itself. Reference values for various chemical compounds and particles are defined, and values lower than these usually result from normal use and do not pose a risk to human health. The amount of formaldehyde in wood products has been nationally regulated since 1980, and in 2004 the European Standard EN 13986 established formaldehyde classes E1 and E2 for use in construction. To further the development of indoor air quality regulations, it is now important to quantify the VOCs released from materials, including wood. The odor of wood is widely recognized and used in, for example, air fresheners. However, the amount and long-term development of VOCs released by wood material in a living environment have not yet been clearly identified. The importance of interior comfort grows with increasingly energy-efficient building. From January 2021 onwards all new buildings within the European Union are to be built to nearly zero energy standards (nZEB). In various pilot projects, wood has so far been used sparingly, even if the characteristics of wood materials support the creation of a pleasant space. Empirical studies have shown that wood is perceived to be a pleasant, warm, breathing, and timeless material. Europe is also aging; future social sustainability requires accessibility and comfort in our living and care environments. Basic requirements concern design for all, good acoustics and good interior air quality. Wood also supports the feeling of a homely environment; it is a familiar material, and the warm surface increases comfort. Materials and products with environmentally, socially and economically sound values should have an advantage if they can deliver competitive performance. The aim of Wood2New was to reinforce and improve the competitiveness of wood-based interior products and systems based on these values.
Improving indoor climate and comfort with wooden structures
In this report, the moisture performance of a bedroom in a wooden apartment building is studied numerically using hourly weather data from 4 different cities (Helsinki, Finland, Saint Hubert, Belgium, Holzkirchen, Germany and Trapani, Italy). The bedroom is occupied for 9 hours by two adults during the night (22:00 to 7:00), the volume is 32.4 m3 and the wall surface area is 60 m2. With the basic input parameters (moisture production of 60g/h, ventilation rate of 0.5 ach and a permeable internal coating on the ceiling and walls) the moisture transfer between indoor air and the building structure is very active. With these parameters, the moisture transfer between indoor air and structures can significantly improve the indoor climate and air quality compared to the case where the internal coating is vapour tight. Moisture storage in wood based materials can reduce the peak humidity during the night and this moisture can then be removed by ventilation air during the following day. In general (at a ventilation rate of 0.5 ach), the indoor humidity is close to the outdoor humidity when the occupants enter the room (22:00) for all structures and materials. The increase in absolute humidity during the night is quite independent of the climate, but the amount of time when the indoor climate and air quality are unsatisfactory is very dependent on the climate. Passive methods of controlling the indoor climate are naturally more successful in moderate climates than in hot and humid climates, even though they provide benefits in all climates.
VOC emissions from wood and wood based products – emission levels and impact on indoor air quality
This report summarizes the emissions of volatile organic compounds (VOC) measured from different wood species and wood based building products. The impact of wooden building products on indoor air VOC composition and the health effects of the most relevant single compounds are also reviewed.
This report is in paper form at Puutuoteteollisuus ry.