TULISIJOJEN JA KEVYTHORMIEN PALOTURVALLISUUS

Transkriptio

1 TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO PALOLABORATORIO TUTKIMUSSELOSTUS NRO PALO 2115/212 TULISIJOJEN JA KEVYTHORMIEN PALOTURVALLISUUS Tampere 212

2 1 (72) 72 sivua Rahoittajat Palosuojelurahasto Sisäasiainministeriö Finanssialan Keskusliitto Juhani Lehikoisen säätiö Linnatuli Oy Hormex Oy Ekovilla Oy Paroc Oy Ab Tutkijat Timo Inha, tekn. lis. Perttu Leppänen, dipl.ins. Martti Peltomäki, tekn. kand. Tampereen teknillinen yliopisto Rakennustekniikan laitos PL Tampere Puhelin (3) Tutkimuksen jakelu Palosuojelurahasto TTY / Rakennustekniikan laitos / n arkisto

3 2 (72) Alkusanat Useiden metallisten kevythormien läpivienneistä syttyneiden tulipalojen vuoksi TTY:llä aloitettiin 21 tutkimus metallisten kevythormien paloturvallisuus. Tutkimuksen yhtenä johtopäätöksenä oli erityisesti saunan kiukaiden tuottamat kuumat savukaasut. Vuonna 211 TTY:llä aloitettiin tutkimus tulisijojen ja kevythormien paloturvallisuus. Tutkimuksen tärkeimpänä tavoitteena oli saada vähennettyä tulisijoista ja savupiipuista lähteneiden tulipalojen määrää. Tarkoituksena oli lisätä tietoisuutta niiden paloriskeistä ja olla mukana määräysten muuttamisessa. Tulisijojen CE-merkintä tulee pakolliseksi Suomessa heinäkuussa 213. Metallisilla kevythormeilla CE-merkintä on ollut jo pakollinen. Tulisijojen ja savupiippujen EN-standardien mukaisissa testeissä huomattiin puutteita. Paras tapa parantaa tulisijojen ja savupiippujen paloturvallisuutta oli pyrkiä parantamaan standardien mukaisia testejä. Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti savukaasujen lämpötilojen mittaamiseen tulisijoista. Tutkimuksessa ei esitetä suositusta turvallisesta läpiviennistä. Läpivientirakenteet ovat riippuvaisia savupiipusta. Monet valmistajat ovat kehittäneet omalle savupiipulleen sopivia läpivientirakenteita, joissa on huomioitu paksut läpivientieristykset. Tämä tutkimusselostus on samalla Palosuojelurahastolle toimitettava loppuraportti. Lisäksi tutkimuksesta on tehty tutkimusselostus PALO 2114/212 Tulisijojen savukaasujen lämpötilat. Tutkimusselostus PALO 2114/212 Tulisijojen savukaasujen lämpötilat tehdään myös englanniksi. Projektin johtoryhmään ovat kuuluneet Seppo Pekurinen (Finanssialan Keskusliitto), Pekka Rajajärvi (Sisäasiainministeriö), Jyrki Kauppinen ja Matti J. Virtanen (Ympäristöministeriö), Kari Siponen (Tukes), Jouni Sorvari (Finanssialan Keskusliitto), Timo Pulkki (RTT), Carl-Gustav Petterson (Hormex Oy), Juha Mielikäinen (Paroc Oy Ab), Ilkka Romppainen (Ekovilla Oy), Kimmo Seppälä (Linnatuli Oy), Juhani Lehikoinen ja Johannes Uusitalo (Nunnauuni Oy) ja Reijo Hautala (Härmä Air Oy). Kiitokset johtoryhmälle aktiivisesta osallistumisesta tutkimukseen.

4 3 (72) Tulisijojen ja kevythormien paloturvallisuus SISÄLLYSLUETTELO 1 Johdanto Savupiipuista aiheutuvat tulipalot Kevythormit ja tulisijat CE-merkittyjä Savukaasujen lämpötilat tulisijoissa Tulisijojen käyttöä ei hallita Tulisija- ja hormistandardit eivät ole yhteensopivia Tulisijojen savukaasujen lämpötilat Savupiippujen ja läpivientien testaus Paikalla rakennettujen hormien testaus Testatut savuhormit Läpivientien rakenteet Koemenetelmä Kokeet paikalla rakennetuille hormeille Paikalla rakennetun hormin koe Paikalla rakennetun hormin koe Paikalla rakennetun hormin koe Paikalla rakennettujen hormien testauksen tulokset Johtopäätökset paikalla rakennettujen hormien kokeista Kiviaineshormin testaus Testattu savuhormi ja läpiviennin rakenne Koemenetelmä Kokeet kiviaineshormille Kiviaineshormin koe Kiviaineshormin koe Kiviaineshormin koe Kiviaineshormin testauksen tulokset Johtopäätökset kiviaineshormien testeistä Tulisija ja hormitestien lämpötilojen vertailu Johtopäätökset tutkimuksesta Liite 1: Koejärjestely ja lämpötilan mittaus Liite 2: Lämpötilat paikalla rakennetun hormin kokeessa Liite 3: Lämpötilat paikalla rakennetun hormin kokeessa Liite 4: Lämpötilat paikalla rakennetun hormin kokeessa Liite 5: Lämpötilat, paineet ja virtausnopeudet kiviaineshormin kokeessa Liite 6: Savukaasujen lämpötilat, paineet ja virtausnopeudet kiviaineshormin kokeessa Liite 7: Lämpötilat, paineet ja virtausnopeudet kiviaineshormin kokeessa Liite 8: Lämpötilat kiukaan ja hormin testauksesta... 66

5 4 (72) Tulisijojen ja kevythormien paloturvallisuus 1 JOHDANTO 1.1 Savupiipuista aiheutuvat tulipalot Savupiipuista aiheutuvat tulipalot saavat alkunsa yleensä välipohjan tai yläpohjan läpiviennistä. Tulipalot ovat siitä syystä vaikeasti havaittavia ja vaikeasti sammutettavia. Palo voi kyteä eristeissä useita tunteja. Tulipalo saattaa levitä yläpohjassa todella laajaksi ennen kuin se havaitaan. Yläpohjassa laajalle levinnyttä tulipaloa on lähes mahdoton sammuttaa. Pahimmassa tapauksessa tulipalo pääsee valloilleen vasta, kun on menty nukkumaan tai poistuttu asunnosta. Savupiipuista alkunsa saaneet tulipalot ovat tästä syystä merkittävä uhka henkilöturvallisuudelle. Lisäksi taloudelliset vahingot ovat usein merkittäviä. TTY:llä suoritetussa Metallisten kevythormien paloturvallisuus-tutkimuksessa selvitettiin terässavuhormien paloriskejä. Tutkimuksessa saavutettiin merkittäviä tuloksia ja löydettiin monia terässavupiippujen paloturvallisuutta vaarantavia tekijöitä. Tärkeimpiä näistä ovat paksut läpiviennit, kiukaiden kuumat savukaasut ja kivivillan sideaineen hiiltyessä tuottama lämpö. 1.2 Kevythormit ja tulisijat CE-merkittyjä Kevythormeilta vaaditaan CE-merkintä. Standardin mukaisissa kokeissa kevythormit testataan johtamalla hormiin kuumaa kaasua. Korkeimman T6-luokan hormeille kuuman kaasun lähtölämpötila on 7 C. Lämpötiloja mitataan suojaetäisyyden päästä puunpinnalta väli- ja yläpohjarakenteesta 6 tunnin ajan tai kunnes lämpötilat tasaantuvat. Lämpötilat katsotaan tasaantuneeksi, kun lämpötilan nousu hormissa tai testirakenteessa on alle 2 C/3 min. Lisäksi kevythormit testataan nokipalon varalta johtamalla hormiin 1 C kuumaa kaasua 3 min ajan. Tulisijojen CE-merkintä tulee Suomessa pakolliseksi , kun rakennustuoteasetus tulee voimaan. CE-merkityille tuotteille ei voida asettaa kansallisia lisävaatimuksia. Ainut mahdollisuus vaikuttaa tuotteiden vaatimuksiin, on vaikuttaa tuotteiden EN-standardeihin. Toisaalta kaikille EN-standardien mukaisille testeille ei aseteta vaatimuksia kaikissa maissa. Vaatimukset tulisijoille ja savupiipuille Suomessa on esitetty kansallisissa standardeissa. Vaikka tuote on CEmerkitty, ei se välttämättä ole Suomen vaatimuksien mukainen. 1.3 Savukaasujen lämpötilat tulisijoissa Tulisijat tulisi luokitella niiden tuottamien savukaasujen lämpötilan mukaan. Tulisijoilla ei ole tällaista luokitusta. Mainintaa tulisijojen savukaasujen lämpötiloista ei useinkaan ole tuotteissa joita ei ole CE-merkitty. Tulisijojen CEmerkinnässä on maininta tulisijan savukaasulämpötilasta. Lämpötila on kuitenkin keskiarvolämpötila nimellistehotestistä. Tätä lämpötilaa ei voida sellaisenaan käyttää savupiippujen mitoituslämpötilana. Tulisijoista ei standardien mukaan määritetä savukaasujen mitoituslämpötilaa.

6 5 (72) 1.4 Tulisijojen käyttöä ei hallita Tulisijavalmistajat voivat antaa ohjeita tulisijan oikeanlaisesta käytöstä ja puumääristä tulisijan käyttö-ohjeissa. Tavalliset käyttäjät eivät usein kuitenkaan lue käyttö-ohjeita. Joissakin tulisijoissa käyttö-ohjeiden mukaiset puiden lisäysmäärät voivat olla huomattavan pieniä suhteessa palotilan kokoon. Tulisijojen käyttö-ohjeiden vastainen käyttö voi aiheuttaa merkittävän tulipaloriskin. Tulisijan virheellinen käyttö voi olla esimerkiksi sytytyspellin (kesäpellin) virheellinen käyttö, vedon virheellinen säätö, liian suuret puumäärät tai liian pitkät lämmitysajat. 1.5 Tulisija- ja hormistandardit eivät ole yhteensopivia Tulisija- ja hormistandardit eivät ole yhteensopivia. Tulisijoista ei määritetä savukaasujen mitoituslämpötilaa. Lisäksi lämpötilat mitataan eri kohdista. Tulisijoista savukaasujen lämpötila mitataan noin 1,5-2 m tulisijan savukaasulähdön yläpuolelta. Hormistandardin mukaan mitataan kuuman kaasun lähtölämpötila. Todellisuudessa kuuman kaasun lämpötila voi olla läpiviennissä jopa 1 C matalampi, kuin lähtölämpötila. 2 TULISIJOJEN SAVUKAASUJEN LÄMPÖTILAT Tutkimuksessa määritettiin standardien mukaisissa testeissä tulisijojen savukaasujen lämpötiloja. Kokeita tehtiin kahdelle saunan kiukaalle, yhdelle kamiinalle ja kahdelle varaavalle tulisijalle. Kiukaalle 1 tehtiin nimellistehotesti, lämpötilaturvallisuustesti ja saunomistesti. Kiukaalle 2 tehtiin lämpötilaturvallisuustesti ja saunomistesti. CE-merkitylle kamiinalle tehtiin nimellistehotesti ja lämpötilaturvallisuustesti. Lisäksi nimellistehotestin jälkeen tehtiin testi suuremmilla puupanoksilla. Varaavalle tulisijalle 1 tehtiin normaalin käytön testi ja lämpötilaturvallisuustesti. Lisäksi lämpötilaturvallisuustestin jälkeen tehtiin testi suuremmilla puupanoksilla. Varaavalle tulisijalle 2 tehtiin testi sytytyspelti auki, normaalin käytön testi ja lämpötilaturvallisuustesti. Lisäksi lämpötilaturvallisuustestin jälkeen tehtiin testi suuremmilla puupanoksilla. Tulisijatestien tulokset on esitetty erillisessä tutkimusselostuksessa PALO 2114 Tulisijojen savukaasujen lämpötilat. 3 SAVUPIIPPUJEN JA LÄPIVIENTIEN TESTAUS TTY:llä on tutkimuksessa metallisten kevythormien paloturvallisuus suoritettu useita kokeita tehdasvalmisteisilla metallisilla kevythormeilla.

7 6 (72) Suoritimme vertailevia kokeita kiviaineiselle savuhormille ja Suomen Rakentamismääräyskokoelman E3 Pienet savupiiput, mukaiselle paikalla rakennetulle hormille. Kiviaineiselle hormille tehtiin yhteensä kolme koetta. Kahdelle paikalla rakennetulle hormille tehtiin yhteensä kolme koetta. Lisäksi tehtiin testi, jossa vertailtiin tulisijojen ja savupiippujen testauksen lämpötiloja. 4 PAIKALLA RAKENNETTUJEN HORMIEN TESTAUS 4.1 Testatut savuhormit Paikalla rakennettu hormi 1 Paikalla rakennetun hormin 1 rakenne oli seuraava: Sisäputki 15 mm teräs /316L seinämävahvuus 1 mm. Kaksi 5 mm kerrosta savupiippuihin tarkoitettua kivivillaa. Kivivillan tiheys oli yli 1 kg/m 3. Savupiipun ulkoputki oli sinkittyä peltiä. Savupiipun korkeus oli 3 m. Kuva 1 Hormin 1 eristeen asennus sisäputken ympärille. Kuva 2 Hormin 1 ulkokuoren asennus. Paikalla rakennettu hormi 2 Paikalla rakennetun hormin 2 rakenne oli muuten samanlainen kuin hormissa 1, mutta eristyksenä savupiipussa käytettiin kahta 5 mm kerrosta ilmastointihormien eristämiseen tarkoitettua alumiinipintaista kivivillaa. Kivivillan tiheys oli 8

8 7 (72) kg/m 3. Käytetty kivivilla oli niin pehmeää, että se painui hieman kasaan. Todellinen eristyskerroksen kokonaispaksuus oli pienempi kuin 1 mm. Savupiipun korkeus oli 3 m. Kuva 3 Hormin 2 eristys valmiina. Kuva 4 Hormit valmiina ennen koetta. Hormi 1 oikealla ja hormi 2 vasemmalla.

9 8 (72) 4.2 Läpivientien rakenteet Paikalla rakennettu hormi 1 Paloeristyksenä paikalla rakennetulle hormille 1 käytettiin 2 mm korkeaa ja 1 mm paksua mineraalivillakourua, jonka ympärillä oli 1 mm korkea ja 5 mm paksu mineraalivillakouru. Paloeristeen ympärillä käytettiin kivivilla puhalluseristettä. Kokeessa 1 lämpötilaa mitattiin savukaasuista tulisijan liitinhormista ja läpiviennin kohdalta. Lisäksi lämpötilaa mitattiin hormin ulkopinnalta läpiviennin keskeltä, läpiviennin tuuletetulta osalta ja vapaalta alueelta, paloeristeiden välistä ja paloeristeen ulko- ja sisäpinnalta. Kuva 5 Hormin 1 läpiviennin rakenteessa oli vain 2 mm:n korkeudella eristettä hormin ulkoputkessa kiinni. Paikalla rakennettu hormi 2 Paikalla rakennetulle hormille 2 tehtiin kaksi koetta. Kokeessa 2 paloeristyksenä käytettiin kahta 9 mm korkeaa ja 5 mm paksua kerrosta samaa ilmastointihormien eristämiseen tarkoitettua alumiinipintaista kivivillaa kuin hormin eristeenäkin käytettiin. Kivivillan tiheys oli 8 kg/m 3. Käytetty kivivilla oli niin pehmeää, että se painui hieman kasaan. Todellinen eristyskerroksen kokonaispaksuus oli pienempi kuin 1 mm. Kokeessa 2 lämpötilaa mitattiin savukaasuista tulisijan liitinhormista ja läpiviennistä. Lisäksi lämpötilaa mitattiin hormin ulkopinnalta läpiviennin keskeltä ja vapaalta alueelta, paloeristeiden välistä ja paloeristeen ulkopinnalta.

10 9 (72) Kuva 6 Hormin 2 läpiviennin rakenne kokeessa 2. Paloeristeenä kaksi 5 mm kerrosta alumiinipintaista kivivillaa. Paikalla rakennetulle hormille 2 suoritetussa kokeessa 3 ei käytetty hormin ympärillä lainkaan paloeristettä vaan kivivilla puhalluseriste oli suoraan hormin kyljessä kiinni. Kokeessa 3 lämpötilaa mitattiin savukaasuista tulisijan liitinhormista ja läpiviennistä. Lisäksi lämpötilaa mitattiin hormin ulkopinnalta läpiviennin keskeltä ja vapaalta alueelta ja puhallusvillaeristeestä. Kuva 7 Hormin 2 läpiviennin rakenne kokeessa 3. Kivivilla puhalluseriste oli suoraan hormin ulkopinnassa kiinni. 4.3 Koemenetelmä Kokeissa käytetty kiuas oli perinteinen kiuas. Kiuas on tarkoitettu 8-2 m 3 kokoiseen saunaan. Kiukaan korkeus oli 8 mm, leveys oli 54 mm ja syvyys 58 mm. Kiukaan kivimäärä oli 6 kg. Kokeissa ei käytetty saunatestihuonetta vaan kiuas oli polttouunin sisällä. Polttouunissa ei ollut kattoa vaan ilma pääsi vaihtumaan hallitilaan. Tarkoituksena oli suorittaa kokeet korkeilla ja tasaisilla savukaasujen lämpötiloilla, jotta saatai-

11 1 (72) siin selville savupiippujen ja läpivientirakenteiden toimivuus vaativissa olosuhteissa. Kokeissa hormi lähti tulisijan päältä. Kiukaan ja eristetyn hormin välissä käytettiin suoraa 33 mm pitkää eristämätöntä liitinhormia. Veto ja savukaasujen lämpötila mitattiin Kimo MP 2 mikromanometrillä. Lisäksi savukaasujen lämpötilaa mitattiin tulisijan liitinhormista K-tyypin termolangalla Ø,5 mm. Paikalla rakennettujen hormien testauksessa savuhormissa käytettiin vakio vetoa 15 Pa. Koejärjestely ja lämpötilan mittapisteiden paikat on esitetty liitteessä Kokeet paikalla rakennetuille hormeille Paikalla rakennetun hormin koe 1 Kokeessa 1 kiukaassa käytettiin 3 kg puupanoksia. Puupanosten lisäykset suoritettiin 14 2 minuutin välein. Lisättyjen puupanosten yhteispaino oli 36 kg. Viimeinen lisäys suoritettiin ajanhetkellä 3 h 2 min Paikalla rakennetun hormin koe 2 Kokeessa 2 kiukaassa käytettiin 3 kg puupanoksia. Puupanosten lisäykset suoritettiin minuutin välein. Lisättyjen puupanosten yhteispaino oli 24 kg. Viimeinen lisäys suoritettiin ajanhetkellä 1 h 56 min Paikalla rakennetun hormin koe 3 Kokeessa 3 kiukaassa käytettiin 3 kg puupanoksia. Puupanosten lisäykset suoritettiin minuutin välein. Lisättyjen puupanosten yhteispaino oli 24 kg. Viimeinen lisäys suoritettiin ajanhetkellä 2 h 14 min. 4.5 Paikalla rakennettujen hormien testauksen tulokset Hormissa 1 ei kokeen jälkeen ollut päällepäin näkyvissä vaurioita. Paloeristeenä käytetyssä kivivillakourussa oli sisäpinta vähän muuttanut väriä. Hormin 1 sisäpuolinen eristys oli pahasti vaurioitunut kokeessa.

12 11 (72) Kuva 8 Hormin 1 paloeristeenä käytetty 2 mm kivivillakouru kokeen jälkeen. Kuva 9 Hormin 1 sisäpuolinen eristys kokeen jälkeen. Hormin 2 ulkoputki oli kokeen 2 aikana vaurioitunut silmin nähden. Hormin ympärillä käytetty alumiinipintainen kivivillaeristys oli muuttanut kokeen aikana väriään. Lisäksi paloeristeen ympärillä ollut kivivilla puhalluseriste oli muuttanut väriään kokeen aikana ylilämpenemisestä johtuen. Kuva 1 Hormin 2 läpiviennin kohta ulkoputkessa oli muuttanut väriään kokeissa.

13 12 (72) Kuva 11 Hormin 2 läpiviennin paloeristeenä käytetty alumiinipintainen kivivilla oli muuttanut väriään kokeessa. Kokeessa 3 hormin 2 ympärillä ei läpiviennissä käytetty paloeristettä vaan kivivilla puhalluseriste oli hormin 2 ulkoputkessa kiinni. Puhalluseriste hormin ympärillä oli muuttanut väriään kokeen aikana ylilämpenemisestä johtuen. Hormin 2 sisäpuolinen eriste oli kokeiden 2 ja 3 aikana vaurioitunut. Kuva 12 Hormin ympärillä ollut kivivilla puhalluseristys kokeen 3 jälkeen.

14 13 (72) Kuva 13 Hormin 2 sisäpuolinen eristys kokeiden jälkeen. Lämpötilat paikalla rakennetun hormin kokeissa 1-3 on esitetty taulukossa 1. Lämpötilakuvaajat paikalla rakennetun hormin kokeessa 1 on esitetty liitteessä 2. Lämpötilakuvaajat paikalla rakennetun hormin kokeessa 2 on esitetty liitteessä 3. Lämpötilakuvaajat paikalla rakennetun hormin kokeessa 3 on esitetty liitteessä 4.

15 14 (72) Taulukko 1 Lämpötilat paikalla rakennetun hormin kokeissa 1-3. Koe 1 Koe 2 Koe 3 Savukaasut liitinhormi (ka) 82 C 742 C 687 C Savukaasut läpivienti (ka) 77 C 7 C 626 C Savukaasut liitinhormi (max) 122 C 999 C 961 C Savukaasut läpivienti (max) 934 C 924 C 878 C Hormin pinta (läpivienti) 319 C (mp 8) 523 C (mp 6) 535 C (mp 6) Hormin pinta tuuletettu (läpivienti) 128 C (mp 6) Hormin pinta (vapaa) 16 C (mp 13) 128 C (mp 18) 15 C (mp 18) Paloeristeen pinta (läpivienti) 91 C (mp 11) 475 C (mp 12) Puhalluseriste (läpivienti) 485 C (mp 1) 4.6 Johtopäätökset paikalla rakennettujen hormien kokeista Hormeille suoritettiin raju lämmitys. Koe 1 oli pitkäaikaisin ja rankin. Seuraavaksi rankin koe oli koe 2. Kokeessa 3 savukaasujen lämpötilat olivat matalimpia. Kokeessa 1 paloeristeen pinnalla lämpötila nousi korkeimmillaan lämpötilaan 91 C. Tällainen lämpötila on vielä turvallinen. Kokeessa 2 paloeristeen pinnalla korkein lämpötila oli 475 C. Tällainen lämpötila aiheuttaa nopean syttymisen puurakenteissa. Kokeessa 3 hormin pinnalla korkein lämpötila oli 535 C. Tällainen lämpötila aiheuttaa nopean syttymisen puurakenteissa. Tällaiselle paikalla rakennetulle hormille ei voida tehdä korkeaa läpivientiä, joka on koko matkalla hormissa kiinni. Osittain tuulettuva läpivienti, jossa 2 mm korkea eriste hormissa kiinni ja loppuosa tuuletettuna, toimi sen sijaan hyvin.

16 15 (72) 5 KIVIAINESHORMIN TESTAUS 5.1 Testattu savuhormi ja läpiviennin rakenne Hormin rakenne Savuhormi oli kevytsorabetonista valettu 6 metriä korkea hormi. Savuhormin sisäputki oli halkaisijaltaan 15 mm ruostumaton teräsputki. Sisäputken ympärillä oli 3 mm mineraalivillaeristys jonka ympärillä oli raudoitettu kevytsorabetonivalu. Hormin ulkomitat olivat 4 mm x 4 mm. Läpiviennin rakenne Läpivientirakenteena kokeessa käytettiin 2 mm mineraalivilla paloeristystä, jonka korkeus oli 1 mm. Paloeristeen ympärillä oli 9 mm korkea puhallusvilla eristys. Lämpötilaa mitattiin savukaasuista tulisijan liitinhormista ja vähän ennen läpivientiä. Lisäksi lämpötilaa mitattiin hormin ulkopinnalta läpiviennin keskeltä ja vapaalta alueelta, paloeristeen ulkopinnalta ja puhallusvillaeristeestä. Kuva 14 Lämpötilanmittapisteet hormin pinnalla läpiviennin kohdalla, kuvattuna ennen eristeiden asennusta.

17 16 (72) Kuva 15 Paloeriste asennettuna hormin ympärille läpiviennissä. 5.2 Koemenetelmä Kokeissa käytetty kiuas oli perinteinen kiuas. Kiuas on tarkoitettu 8-2 m 3 kokoiseen saunaan. Kiukaan korkeus oli 8 mm, leveys oli 54 mm ja syvyys 58 mm. Kiukaan kivimäärä oli 6 kg. Kokeissa ei käytetty saunatestihuonetta vaan kiuas oli polttouunin sisällä. Polttouunissa ei ollut kattoa vaan ilma pääsi vaihtumaan hallitilaan. Tarkoituksena oli suorittaa kokeet korkeilla ja tasaisilla savukaasujen lämpötiloilla, jotta saataisiin selville savupiipun ja läpivientirakenteen toimivuus vaativissa olosuhteissa. Tulisija oli hormin vieressä. Savukaasut ohjattiin liitinhormiin tulisijan päältä mutkallisella liitinhormilla. Veto ja savukaasujen lämpötila mitattiin Kimo MP 2 mikromanometrillä. Lisäksi savukaasujen lämpötilaa mitattiin tulisijan liitinhormista K-tyypin termolangalla Ø,5 mm. Kokeessa ei ohjattu savuhormin vetoa. Kokeissa mitattiin todellisia vedon arvoja.

18 17 (72) Kuva 16 Kiukaan liitos kiviaineshormiin ja savukaasujen lämpötilan mittaus tulisijan liitinhormista. 5.3 Kokeet kiviaineshormille Kiviaineshormin koe Kiviaineshormin koe Kiviaineshormin koe 3 Koejärjestely ja lämpötilan mittapisteiden paikat on esitetty liitteessä 1. Kiuas sytytettiin 4,5 kg puupanoksella. 23 minuuttia kiukaan sytytyksestä lisättiin 3,55 kg puupanos. 33 min sytytyksestä ajanhetkeen 75 min sytytyksestä lisättiin 3 minuutin välein 1 klapi (yhteensä 1,3 kg). Sytytyksestä 78 min kokeen loppuun 11 min lisättiin 5 min välein 2 klapia (yhteensä 1,25 kg). Hormin kyljessä läpiviennin yläpuolella havaittiin pieni halkeama, josta tuli vesihöyryä. Lisättiin lämpötila-anturi kuumimpaan kohtaan ajassa 12 min sytytyksestä. Hormi ei ollut vielä täysin kuivunut. Poistuva vesihöyry piti hormin lämpötilan maksimissaan lämpötilassa 1 C Koe 2 oli hormin kuivattamiseksi suoritettu kevyt lämmitys. Kokeessa käytettyjen puupanosten paino yhteensä oli 19 kg. Kokeessa 3 onnistuttiin saamaan hyvin tasainen savukaasujen lämpötila, lukuun ottamatta 15 min kohdalla ollutta piikkiä savukaasujen lämpötiloissa läpiviennissä. Todennäköisesti 15 min kohdalla hormissa tapahtui jonkinlainen nokipalo, koska lämpötilat hormissa olivat korkeampia kuin liitinhormissa. Kokeen alkupuolella hormissa oli vielä kosteutta, koska lämpötiloissa on havaitta-

19 18 (72) vissa tasainen alue 1 kohdalla. Voidaan kuitenkin olettaa kosteuden poistuneen kokeen aikana, koska hormin pintalämpötila nousi kokeen jälkeen lämpötilaan 116 C. Lämpötilat olisivat olleet todennäköisesti vähän korkeampi, jos hormissa ei olisi ollut kokeen alussa yhtään kosteutta. Puupanokset kokeen aikana Aika Puupanos Sytytys 2,95 kg 19 min 3 s 2,95 kg 37 min 3 s 2,85 kg 48 min 2,1 kg 56 min 1,95 kg 1 h 1 min 2,95 kg 1 h 25 min 2,95 kg 1 h 39 min 2,9 kg 1 h 53 min 3 kg 2 h 5 min 2,2 kg 2 h 14 min 2,75 kg 2 h 25 min 3 kg 2 h 38 min 2,9 kg 2 h 53 min 2,85 kg 3 h 7 min 3 kg 3 h 2 min 2,9 kg 3 h 34 min 2,85 kg 3 h 48 min 3,5 kg 3 h 59 min 2,8 kg 4 h 13 min 2,9 kg 5.4 Kiviaineshormin testauksen tulokset Lämpötilat kokeissa 1-3 on esitetty taulukossa 2. Savukaasujen paine ja virtausnopeus kokeissa 1-3 on esitetty taulukossa 3. Savukaasujen lämpötilat, paineet ja virtausnopeudet kiviaineshormin kokeessa 1 on esitetty liitteessä 5. Savukaasujen lämpötilat, paineet ja virtausnopeudet kiviaineshormin kokeessa 2 on esitetty liitteessä 6. Savukaasujen lämpötilat, paineet ja virtausnopeudet kiviaineshormin kokeessa 3 on esitetty liitteessä 7.

20 19 (72) Taulukko 2 Lämpötilat kiviaineshormin kokeissa 1-3. Koe 1 Koe 2 Koe 3 Savukaasut liitinhormi (ka) 85 C 57 C 81 C Savukaasut läpivienti (ka) 624 C 348 C 553 C Savukaasut tulisija (max) 968 C 871 C 965 C Savukaasut läpivienti (max) 979 C 57 C 138 C Hormin pinta (läpivienti) 13 C (19 min sytytyksestä) 67 C (245 min sytytyksestä) 116 C (414 min sytytyksestä) Hormin pinta nurkassa (läpivienti) 68 C (263 min sytytyksestä) 51 C (272 min sytytyksestä) 82 C (315 min sytytyksestä) Hormin pinta (vapaa) 1 C (116 min sytytyksestä) 32 C (246 min sytytyksestä) 86 C (275 min sytytyksestä) Paloeristeen pinta (läpivienti) 78 C (14 min sytytyksestä) 6 C (27 min sytytyksestä) 95 C (428 min sytytyksestä) Puhalluseriste (läpivienti) 76 C (12 min sytytyksestä) 47 C (272 min sytytyksestä) 78 C (517 min sytytyksestä) Taulukko 3 Savukaasujen paine ja virtausnopeus kiviaineshormin kokeissa 1-3. Koe 1 Koe 2 Koe 3 Paine [Pa] Virtaus [m/s] Paine kiukaan nimellistehotestissä [Pa] Paine kiukaan lämpötilaturvallisuustestissä [Pa] Virtausnopeus hormin T6-luokan testissä [m/s] (hormin halkaisija 16 mm) 4,66 4,66 4,66 Virtausnopeus hormin Nokipalotestissä [m/s] (hormin halkaisija 16 mm) 5,56 5,56 5,56

21 2 (72) 5.5 Johtopäätökset kiviaineshormien testeistä Kokeista voidaan päätellä, että harkkohormi toimii metallihormia paremmin paksulla läpiviennillä suhteellisen lyhyillä lämmityksillä. 4 h 3 min lämmityksen jälkeen hormin pintalämpötila nousi maksimissaan vain lämpötilaan 116 C ja paloeristeen pinnalla vain lämpötilaan 95 C. Savuhormin paine melko matalien savukaasulämpötilojen kokeessa 2 oli noin 12 Pa. Paine on sama kuin kiukaan nimellistehotestissä. Kokeissa 1 ja 3, joissa oli korkeammat savukaasujen lämpötilat, paine oli noin 18 Pa. Paine on suurempi kuin kiukaan lämpötilaturvallisuustestissä. 6 TULISIJA JA HORMITESTIEN LÄMPÖTILOJEN VERTAILU TTY:llä suoritetuista kiukaan lämpötilaturvallisuustestistä ja saunomistestistä mitattiin savuhormin ulkoputken lämpötiloja. Samalle hormille suoritettiin standardin EN-1859 mukainen koe, jossa haettiin sellainen kuuman kaasun lämpötila, jolla savuhormin pintalämpötilat olivat samat. Kiukaan lämpötilaturvallisuustesti tehtiin standardin EN 15821, mukaisesti. Lisäksi mitattiin savukaasujen lämpötilaa tulisija liitinhormista ja savuhormin ulkopinnan lämpötilaa. Savukaasujen korkeimmat lämpötilat tulisijan liitinhormista mitattuna olivat lämpötilaturvallisuustestissä 91 C ja saunomistestissä 924 C. Standardin EN mittauskohdasta mitattuna savukaasujen korkeimmat lämpötilat olivat lämpötilaturvallisuustestissä 81 C ja saunomistestissä 767 C. Ero korkeimmassa savukaasujen lämpötilassa liitinhormista ja standardin mukaisesta kohdasta mitattuna oli lämpötilaturvallisuustestissä 1 C ja saunomistestissä 157 C. Hormille standardin EN 1859 mukaisessa testinurkkauksessa tehdyssä testissä mitattiin kuuman kaasun lämpötilaa hormin lähdössä ja läpiviennissä. Hormin ulkoputken lämpötilaa mitattiin ennen välipohjaläpivientiä, välipohjaläpiviennin jälkeen ja ennen yläpohjaläpivientiä. Kokeessa ulkoputken pintalämpötiloiksi saatiin suunnilleen samat lämpötilat kuin kiukaan lämpötilaturvallisuus ja saunomistestissä. Kiukaan savukaasujen lämpötilat vaihtelevat voimakkaasti kokeen aikana. Hormitestissä kuuman kaasun lämpötilaa on nostettu pykälittäin, jotta saataisiin hormin ulkoputken lämpötila halutuksi. Kokeen perusteella hormiin tulisi syöttää kuumaa kaasua, jonka lämpötila on noin 85 C, että saataisiin hormin pinnalle vastaavat lämpötilat kuin kiuastesteissä. Nykyään korkeimman T6-luokan hormiin syötettävän kuuman kaasun lähtölämpötila on 7 C.

22 21 (72) Kuva 17 Hormin testaus standardin EN 1859 mukaan. Lämpötilat kiukaan lämpötilaturvallisuustestissä, saunomistestissä ja hormintestissä on esitetty taulukossa 4.

23 22 (72) Taulukko 4 Lämpötilat kiviaineshormin kokeissa 1-3. Kiukaan lämpötilaturvallisuustesti Kiukaan saunomistesti Hormitesti Savukaasut/kuuma kaasu (lähtö) (max) 91 C 924 C 88 C Savukaasut/kuuma kaasu läpivienti (max) 81 C 767 C 754 C Hormin pinta (vapaa) 178 C 184 C 178 C Lämpötilat kiukaan ja hormin testauksesta on esitetty liitteessä 8. Kuuman kaasun lämpötila hormin testauksessa läpiviennin kohdalla oli noin 15 C matalampi kuin lähtölämpötila. 7 JOHTOPÄÄTÖKSET TUTKIMUKSESTA Paikalla rakennetussa hormissa hormin pintalämpötila alkoi nousta noin 3 min sytytyksestä. Kiviaineshormin pintalämpötila alkoi nousta noin 6-9 min jälkeen sytytyksestä, koska hormissa on paljon lämpöä varaavaa massaa. Kokeiden perusteella kiviaineshormin lämpötilat pysyvät matalina alle 4 tunnin lämmityksellä. Koe paikalla rakennetulle hormille 1 osoittaa, että osittain tuulettuva läpivientirakenne on turvallisempi kuin täyskorkea läpivienti. Läpivienti rakenteen heikkoutena on läpiviennin tuulettuvaan osaan mahdollisesti pääsevä materiaali (puhallusvilla, lehdet, ym.). Kokeet paikalla rakennetulle hormille 2 osoittavat, ettei 9 mm korkea läpivienti kokeissa toteutetulla tavalla ole paloturvallinen. Tutkimuksessa keskityttiin tulisijojen EN-standardien mukaiseen testaukseen. Todelliset tulisijojen savukaasujen lämpötilat riippuvat kuitenkin tulisijan käytöstä, savupiipusta ja kohteen sijainnista. Kenttämittauksilla tulisijojen savukaasujen lämpötiloista saataisiin tietoa tulisijojen todellisista savukaasujen lämpötiloista. Tulisijaa lämmitettäessä savukaasujen lämpötilat vaihtelevat. Savupiippujen testauksessa käytetään kuitenkin vakio lämpötilaa. Lisätutkimusta tarvitaan vielä siitä, mikä vakio lämpötila savupiippujen testauksessa vastaa tulisijan savukaasujen lämpötilaa.

24

25 24 (72) Liite 1: Koejärjestely ja lämpötilan mittaus Paikalla rakennetun hormin koe 1 Liite 1 (1/4)

26 25 (72) Paikalla rakennetun hormin koe 2 Liite 1 (2/4)

27 26 (72) Paikalla rakennetun hormin koe 3 Liite 1 (3/4)

28 27 (72) Kiviaineshormin kokeet 1-3 Liite 1 (4/4)

29 28 (72) Liite 2: Lämpötilat paikalla rakennetun hormin kokeessa 1 Liite 2 (1/7) SAVUKAASUJEN LÄMPÖTILAT Mp 2 Savukaasut liitinhormi Mp 3 savukaasut läpivienti Savukaasut ylhäällä (KIMO)

30 29 (72) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 1 MITTAPISTEISSÄ 5-6 Liite 2 (2/7) 5 45 Mp 5 Ulkoputki tuuletettu osa Mp 6 Ulkoputki tuuletettu osa

31 3 (72) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 1 MITTAPISTEISSÄ 7-8 Liite 2 (3/7) 5 45 Mp 7 Ulkoputki eristetty osa Mp 8 Ulkoputki eristetty osa

32 31 (72) Liite 2 (4/7) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 1 LÄPIVIENTIERISTEESSÄ MITTAPISTEISSÄ Mp 9 Paloeristys 1 mm Mp 1 Paloeristys 1 mm

33 32 (72) Liite 2 (5/7) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 1 LÄPIVIENTIERISTEEN PINNALLA MITTAPISTEISSÄ Mp 11 Paloeristys 15 mm Mp 12 Paloeristys 15 mm

34 33 (72) Liite 2 (6/7) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 1 LÄPIVIENTIERISTEEN SISÄ- JA ULKOPINNALLA MITTAPISTEISSÄ Mp 14 Eristeenpinta tuuletusraossa Mp 15 Eristeen ulkopinta tuulettuvalla osalla

35 34 (72) Liite 2 (7/7) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 1 ULKOPINNALLA VAPAALLA ALUEELLA MITTAPISTEISSÄ 13 JA Mp 13 Hormin ulkopinta vapaalla alueella Mp 16 Hormin ulkopinta vapaalla alueella Lämpötilan mittaus hormin ulkopintaan vapaalle alueelle lisättiin ajanhetkellä 112 min.

36 35 (72) Liite 3: Lämpötilat paikalla rakennetun hormin kokeessa 2 Liite 3 (1/6) SAVUKAASUJEN LÄMPÖTILAT Mp 2 Savukaasut liitinhormi Mp 3 savukaasut läpivienti Savukaasut ylhäällä (KIMO)

37 36 (72) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 2 MITTAPISTEISSÄ 5-6 Liite 3 (2/6) Mp 5 Ulkoputki eristeen keskellä Mp 6 Ulkoputki eristeen keskellä

38 37 (72) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 2 MITTAPISTEISSÄ 7-8 Liite 3 (3/6) Mp 7 Ulkoputki eristeen alareunassa Mp 8 Ulkoputki eristeen alareunassa

39 38 (72) Liite 3 (4/6) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 2 LÄPIVIENTIERISTEESSÄ MITTAPISTEISSÄ Mp 9 Paloeristys 5 mm Mp 1 Paloeristys 5 mm

40 39 (72) Liite 3 (5/6) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 2 LÄPIVIENTIERISTEEN PINNALLA MITTAPISTEISSÄ Mp 11 Paloeristys 1 mm Mp 12 Paloeristys 1 mm

41 4 (72) Liite 3 (6/6) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 2 ULKOPINNALLA VAPAALLA ALUEELLA MITTAPISTEISSÄ Mp 17 Hormin ulkopinta vapaalla alueella Mp 18 Hormin ulkopinta vapaalla alueella

42 41 (72) Liite 4: Lämpötilat paikalla rakennetun hormin kokeessa 3 Liite 4 (1/6) SAVUKAASUJEN LÄMPÖTILAT Mp 2 Savukaasut liitinhormi Mp 3 savukaasut läpivienti Savvukaasut ylhäällä (KIMO)

43 42 (72) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 2 MITTAPISTEISSÄ 5-6 Liite 4 (2/6) Mp 5 Ulkoputki eristeen keskellä Mp 6 Ulkoputki eristeen keskellä

44 43 (72) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 2 MITTAPISTEISSÄ 7-8 Liite 4 (3/6) Mp 7 Ulkoputki eristeen keskellä Mp 8 Ulkoputki eristeen keskellä

45 44 (72) Liite 4 (4/6) LÄMPÖTILAT PUHALLUSERISTEESSÄ MITTAPISTEISSÄ Mp 9 Eristys 1 mm 5 Mp 1 Eristys 1 mm

46 45 (72) Liite 4 (5/6) LÄMPÖTILAT PUHALLUSERISTEESSÄ MITTAPISTEISSÄ Mp 11 Eristys 1 mm Mp 12 Eristys 1 mm

47 46 (72) Liite 4 (6/6) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN 2 ULKOPINNALLA VAPAALLA ALUEELLA MITTAPISTEISSÄ Mp 17 Hormin ulkopinta vapaalla alueella Mp 18 Hormin ulkopinta vapaalla alueella

48 47 (72) Liite 5 (1/8) Liite 5: Lämpötilat, paineet ja virtausnopeudet kiviaineshormin kokeessa 1 SAVUKAASUJEN LÄMPÖTILAT Savukaasut liitinhormi Savukaasut läpivienti

49 48 (72) Liite 5 (2/8) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN ULKOPINNALLA LÄPIVIENNISSÄ MITTAPISTEISSÄ Mp 5 Piipun ulkopinta Mp 6 Piipun ulkopinta Mp 7 Piipun ulkopinta Mp 8 Piipun ulkopinta

50 49 (72) Liite 5 (3/8) LÄMPÖTILAT PALOERISTEEN PINNALLA MITTAPISTEISSÄ Mp 1 Eristys (2 mm) Mp 11 Eristys (2 mm) Mp 12 Eristys (2 mm)

51 5 (72) Liite 5 (4/8) LÄMPÖTILAT PUHALLUSERISTEESSÄ MITTAPISTEISSÄ Mp 13 Eristys (12 mm) 2 Mp 14 Eristys (12 mm)

52 51 (72) Liite 5 (5/8) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN ULKOPINNALLA VAPAALLA ALUEELLA MITTAPISTEISSÄ 9, 15 JA Mp 9 Piipun ulkopinta (Vapaa) Mp 15 Piipun ulkopinta (Vapaa) Mp 16 Piipun ulkopinta (Vapaa) Piipun ulkopintaan läpiviennin yläpuolelle lisättiin mitta-anturi 9 ajanhetkellä 12 min, kun huomattiin hormin pinnalla halkeama. Halkeaman kohdalla piipun ulkopinnan lämpötila oli korkeampi kuin muualla.

53 52 (72) Liite 5 (6/8) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN ULKOPINNAN NURKASSA LÄPIVIENNISSÄ MITTAPISTEISSÄ Mp 17 Piipun nurkka 2 Mp 18 Piipun nurkka

54 Paine [Pa] 53 (72) Liite 5 (7/8) SAVUKAASUJEN PAINE Paine

55 Virtaus [m/s] 54 (72) SAVUKAASUJEN VIRTAUSNOPEUS Liite 5 (8/8) Virtaus

56 55 (72) Liite 6 (1/3) Liite 6: Savukaasujen lämpötilat, paineet ja virtausnopeudet kiviaineshormin kokeessa 2 SAVUKAASUJEN LÄMPÖTILAT Savukaasut liitinhormi Savukaasut läpivienti

57 Paine [Pa] 56 (72) Liite 6 (2/3) SAVUKAASUJEN PAINE 16 Paine

58 Virtaus [m/s] 57 (72) SAVUKAASUJEN VIRTAUSNOPEUS Liite 6 (3/3) Virtaus

59 58 (72) Liite 7 (1/8) Liite 7: Lämpötilat, paineet ja virtausnopeudet kiviaineshormin kokeessa 3 SAVUKAASUJEN LÄMPÖTILAT Savukaasut liitinhormi Savukaasut läpivienti Savupiipussa tapahtui ajanhetkellä 15 min todennäköisesti hormipalo, koska lämpötilat läpiviennin kohdalla olivat suuremmat kuin liitinhormista mitatut lämpötilat.

60 59 (72) Liite 7 (2/8) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN ULKOPINNALLA LÄPIVIENNISSÄ MITTAPISTEISSÄ Mp 5 Piipun ulkopinta Mp 6 Piipun ulkopinta Mp 7 Piipun ulkopinta Mp 8 Piipun ulkopinta

61 6 (72) Liite 7 (3/8) LÄMPÖTILAT PALOERISTEEN PINNALLA MITTAPISTEISSÄ Mp 1 Eristys (2 mm) Mp 11 Eristys (2 mm) Mp 12 Eristys (2 mm)

62 61 (72) Liite 7 (4/8) LÄMPÖTILAT PUHALLUSERISTEESSÄ MITTAPISTEISSÄ Mp 13 Eristys (12 mm) 2 Mp 14 Eristys (12 mm)

63 62 (72) Liite 7 (5/8) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN ULKOPINNALLA VAPAALLA ALUEELLA MITTAPISTEISSÄ 9, 15 JA Mp 9 Piipun ulkopinta (Vapaa) Mp 15 Piipun ulkopinta (Vapaa) Mp 16 Piipun ulkopinta (Vapaa)

64 63 (72) Liite 7 (6/8) LÄMPÖTILAT SAVUPIIPUN ULKOPINNAN NURKASSA LÄPIVIENNISSÄ MITTAPISTEISSÄ Mp 17 Piipun nurkka 2 Mp 18 Piipun nurkka

65 Paine [Pa] 64 (72) Liite 7 (7/8) SAVUKAASUJEN PAINE 3 28 Paine

66 Virtaus [m/s] 65 (72) SAVUKAASUJEN VIRTAUSNOPEUS Liite 7 (8/8) Virtaus

67 66 (72) Liite 8: Lämpötilat kiukaan ja hormin testauksesta Liite 8 (1/7) SAVUKAASUJEN LÄMPÖTILAT KIUKAAN LÄMPÖTILATURVALLISUUSTESTISSÄ TTY:n lisämittapiste liitinhormissa EN mukainen lämpötilamittaus

68 67 (72) HORMIN PINTALÄMPÖTILAT KIUKAAN LÄMPÖTILATURVALLISUUSTESTISSÄ Liite 8 (2/7) Mp 1 Ulkoputki (ylhäällä) 25 Mp 11 Ulkoputki (Ylhäällä)

69 68 (72) SAVUKAASUJEN LÄMPÖTILAT KIUKAAN SAUNOMISTESTISSÄ Liite 8 (3/7) TTY:n lisämittapiste liitinhormissa EN mukainen lämpötilamittaus

70 69 (72) HORMIN PINTALÄMPÖTILAT KIUKAAN SAUNOMISTESTISSÄ Liite 8 (4/7) 2 Mp 1 Ulkoputki (ylhäällä) 175 Mp 11 Ulkoputki (Ylhäällä)

71 7 (72) SAVUKAASUJEN LÄMPÖTILAT HORMITESTISSÄ Liite 8 (5/7) EN 1859 mukainen lämpötilan mittaus Savukaasujen lämpötila läpiviennissä

72 71 (72) HORMIN PINTALÄMPÖTILAT HORMITESTISSÄ Liite 8 (6/7) Ulkoputki alhaalla Ulkoputki alhaalla

73 72 (72) HORMIN PINTALÄMPÖTILAT HORMITESTISSÄ Liite 8 (7/7) Ulkoputki välipohjaläpiviennin jälkeen Ulkoputki ennen yläpohjaläpivientiä