KYLMÄPIHATON LÄMPÖ- JA KOSTEUSTEKNISEN SUUNNITTELUN PERUSTEET

Transkriptio

1 Teknillisen korkeakoulun talonrakennustekniikan laboratorion julkaisu 124 Helsinki University of Technology Laboratory of Structural Engineering and Building Physics Publication 124 Espoo 22 TKK-TRT-124 KYLMÄPIHATON LÄMPÖ- JA KOSTEUSTEKNISEN SUUNNITTELUN PERUSTEET Jari Hänninen Teppo Lehtinen Martti Viljanen Kuuluu osana LATURI -TUTKIMUSOHJELMAA Teknillinen korkeakoulu Rakennus- ja ympäristötekniikan osasto Talonrakennustekniikan laboratorio Helsinki University of Technology Department of Civil and Environmental Engineering Laboratory of Structural Engineering and Building Physics

2 2 Jakelu: Teknillinen korkeakoulu Talonrakennustekniikan laboratorio PL TKK puh fax TKK/TRT ISBN ISSN Domus Offset Oy Espoo 23

3 3 TIIVISTELMÄ Jari Hänninen, Teppo Lehtinen, Martti Viljanen KYLMÄPIHATON LÄMPÖ- JA KOSTEUSTEKNISEN SUUNNITTELUN PERUSTEET Päivämäärä: Sivumäärä: TEKNILLINEN KORKEAKOULU ISBN: Talonrakennustekniikan laboratorio ISSN: PL 21, 215 TKK Kylmäpihattojen eläinsuojat ovat lämmöneristämättömiä, yleensä puurunkoisia lautaverhottuja rakennuksia. Eläinsuojaa ei lämmitetä ja niissä on luonnollinen ilmanvaihto. Eläimet tuottavat sisätilaan lämpöä ja kosteutta. Lämmöntuotto yhdessä kosteustuoton kanssa asettaa tavanomaista rakennusta suuremmat vaatimukset rakenteiden ja ilmanvaihdon suunnittelulle. Sisälämpötilan ohjeellinen vaihteluväli on -15 C +25. Lämpötilan vuorokautiselle muutosnopeudelle ei ole lämpimän pihaton vastaavaa, 5 C/vrk, ohjearvoa. Ilmanvaihdon minimitarve määräytyy eläinten lukumäärän mukaan. Rakenneteknisesti rakenteiden tulisi pysyä kuivina, ja homeen kannalta suhteellisen kosteuden tulisi olla alle 8%, kun lämpötila on yli +5 C. Rakenteiden ja ilmanvaihdon suunnittelun vaikeutena on, että lämmöneristämättömän rakennuksen sisälämpötila seuraa viiveellä ulkolämpötilan muutoksia ja ilmanvaihto on voimakkaasti riippuvainen tuulesta. Tästä seuraa, että tavanomaiset stationäärätilaan perustuvat mitoitusmenetelmät eivät sovellu sellaisenaan kylmäpihaton lämpö- ja kosteustekniseen suunnitteluun. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää kylmäpihattojen lämpö-, kosteus- ja virtaustekninen toiminta ja mahdollisuudet varmistaa suunnittelulla hyvät sisäolosuhteet ja rakennuksen pitkä ikä. Tutkimus sisälsi kirjallisuustutkimuksen, kenttämittaukset ja laskennalliset analyysit. Kenttämittauskohteet olivat kooltaan 16*32m 2 ja 15*48m 2 mittausjaksojen pituuksien ollessa vastaavasti 11 kk ja 24 kk vuosina Ensimmäisen vuoden tutkimustulosten perusteella suunniteltiin toiseen kohteeseen harjatuuletuksen tehostettu rakenneratkaisu, jonka tehokkuutta testattiin virtausmittauksin. Kylmäpihaton sisälämpötilan muutosnopeudet olivat suuria, max. 19 C/vrk. Lämpötilan nousunopeus on eläinten lämmöntuotosta johtuen suurempi kuin kuin lämpötilan alenemisnopeus. Ilmiö lisää rakenteiden lämpöteknisestä hitaudesta johtuen niiden kosteusrasitusta. Kylmäpihaton sisälämpötilan ohjearvon alittavia ajanjaksoja esiintyi aikavälillä syyskuu-21 elokuu % ja vastaavasti ylilämpöjaksoja, T s >25 C, 2.5-3% ajasta. Sisäilman suhteelliset kosteudet olivat talvella yli 9% ja keväisin ja kesäisin tasolla 7-75%. Ajanjaksolla lokakuu-21 elokuu-22 noin 2-25% ajasta sisäolosuhteet olivat homeen kasvulle suotuisat. Puurakenteet olivat valtaosiltaan suunnitteluluokituksen mukaan ulkokuivat. Syys- ja marraskuussa 21 katteen alapinnan märkäajan osuus oli noin 44% ajasta ja siitä homeenkasvulle suotuisien olosuhteiden osuus 25%. Seuraavana vuonna märkäaika oli samaa suuruusluokkaa, mutta alemman lämpötilan johdosta homeelle suotuisia olosuhteita ei esiintynyt lainkaan. Täten yksikin vuosi, lämmin ja kostea syksy, voi aiheuttaa homeen kasvua rakenteiden sisäpinnalle. Tutkimuskohteiden ilmanvaihtuvuus ylitti minimituuletustarpeen. Mitattu keskimääräinen ilmanvaihtuvuus oli tehostetun harjatuuletuksen tapauksessa suuruusluokkaa 3 1/h ja toisen kohteen laskennallinen ilmanvaihtuvuus keskituulella 3 m/s suuruusluokkaa 15 1/h ja 3% enemmän käytettäessä harjatuuletuksen tehostamisperiaatetta. Ilmanvaihdon tehostuminen lisää erityisesti kattorakenteiden tuulettuvuutta. Kylmäpihattojen rakenne- ja ilmanvaihtotekninen kehittämistarve kohdistuu sisäkosteuden alentamiseen ja katon kondenssiherkkyyden vähentämiseen. Sisäkosteuden alentaminen edellyttää ulko- ja sisälämpötilaeron kasvattamista määrittämällä rakenteiden vaadittava minimilämmöneristävyys ja parantamalla ilmanvaihdon hallittavuutta. Kondenssiherkkyyden vähentäminen edellyttää aluskateratkaisun mukaisen kattorakenteen käyttöä. Torjuttaessa samalla kylmäpihaton ylilämpöä tulisi tuuletusvälin korkeuden olla vähintään 1-15mm. Avainsanat: maatilarakentaminen, kylmäpihatto, rakennusfysiikka, rakennesuunnittelu, ilmanvaihto

4 4 ABSTRACT Jari Hänninen, Teppo Lehtinen, Martti Viljanen HYGROTHERMAL DESIGN OF COLD LOOSE HOUSING BARNS Date: 31.December 22 Pages: Helsinki University of Technology Laboratory of Structural Engineering and Building Physics P.O. Box 21, FIN-215 HUT, Finland ISBN: Telefax: ISSN: Cold loose housing barns are uninsulated and naturally ventilated buildings. In most cases they are timber framed barns where indoor temperature is near outdoor temperature. Daily variation of indoor temperature is large. The recommendated indoor temperature for milking cow in Finland is between -15 C +25 C. Heat and moisture generation of cows is high. This presumes adequate ventilation and the minimum air exchange rate depends on amount of cows. Sufficient ventilation also needed to prevent mold growth in structures. Mold growth appears when relative humidity is hig, RH>8%, and at the same time temperature level is T>+5 C. Conventional steady state thermal design methods are not suitable due to high variations of inside temperatures and transient behaviour of structures. Condensation of moisture occurs on inner surface of roof and massive structures causing deterioration of structures. The aim of research was to serutinize hygrothermal behaviour of cold loose housing barns and the possibility to ensure good indoor conditions and long serfice life of structures. The research included literature research, hygrothermal and flow analysis and field measurements. Field measurements were carried out in two field sites one locating in Somero and the other Suitia. Measurement periods during 2-22 were 11 and 24 months, respectively. Based on the research results boosted ventilation system was developed to Suitia site and the effects of boosting was tested by air flow measurements. During the measurement period the change rates of indoor temperature were high, max. 19 C. The average relative humidity level of indoor air was 9% in winter and 7-75% in spring and summer. The total time, when indoor temperature was over +25 C, was 2.5-3% of the measurement period. Accordingly, the percentage when temperaturelevel was below -15 C was 1..2%. Indoor conditions were favourable to mold growth 2-25% of time during period Oct-21 Aug-22. Average air change rates of field sites were approximately 15 1/h and 3 1/h. Both exceeded fairly the demanded minimum air change rates. Average moisture contents of wood structures fill conditions of moisture class 2 in Finnish Building code for timber structures. Thermal stress from warm roof can be remarkable in summer time. This can be decreased using ventilated air gap under roof. The greater thermal resistance is the larger is the decrease is surface temperature. The further development of hygrothermal and ventilation design of cold loose housing barns is directed to decrease indoor humidity. This requires raising of temperature difference between indoor and outdoor air in winter and autumn. This can be carried out by increasing thermal resistance of envelope. Decreasing moisture condensation to roof surfaces can be done with ventilated gap under roof. To prevent overheat with same structure the height of gap must at least 1-15mm. Key words: cold loose housing barn, building physics, structural design, ventilation

5 KYLMÄPIHATON LÄMPÖ- JA KOSTEUSTEKNISEN SUUNNITTELUN PERUSTEET Tiivistelmä Abstract Sisällysluettelo Alkusanat 5 1 Johdanto Kylmäpihaton tuotanto-olosuhteet 2.1 Lämmön ja kosteuden tuotto Lämmön ja ilmavirtausten vaikutus eläimiin Eläintilan sisäilman laatu Työskentelyolosuhteet Kylmäpihaton lämpö- ja kosteusteknisen suunnittelun perusteet 3.1 Rakenneratkaisut Kylmäpihaton lämpö- ja kosteustekninen toimintamalli Pihaton rakennuspaikka Sisäilman kosteus ja pintakondenssin rajoittaminen rakennepinnoilla Tuuletuksen järjestäminen Ylilämmön rajoittaminen Kenttämittaukset 4.1 Tutkimuskohteet Someron kylmäpihatto, kohdekuvaus ja mittausohjelma Suitian kylmäpihatto, kohdekuvaus ja mittausohjelma Mittaustulokset Ulko- ja sisäilman lämpötila ja suhteellinen kosteus Vesikatteen sisäpinnan lämpötilat Puurakenteiden kosteuspitoisuudet Tuuletusraon tehokkuus ylilämmön torjunnassa Virtausnopeudet harjan tuuletusaukossa Tulosten tarkastelu Eri tekijöiden vaikutus kylmäpihattojen lämpö- ja kosteustekniseen toimintaan 5.1 Maanvaraisen betonilaatan pintalämpötila kylmäpihaton sisäolosuhteissa Katemateriaalin kosteuskapasiteetin merkitys katteen kosteuskäyttäytymiseen Katemateriaalin ja lautaseinän sisätilan lämpökuormaan Tuuletettu vesikattorakenne ylilämmön torjunnassa Tutkimuskohteiden tuuletusratkaisujen toiminta Suitian harjatuuletusratkaisun tehostaminen Yhteenveto Kirjallisuusluettelo... 91

6 6 LIITTEET Liite 1. Maatilan tuotantorakennusten runkotyypit Liite 2. Mittaustulokset Suitia: mittalinjat 2, 3 ja 4 Liite 3. Esimerkkejä lämpökamerakuvauksen tuloksista Suitian kohteessa Liite 4. Valokuvia vesikatteen alusrakenteista Suitian ja Someron kohteissa Liite 5. Sisätilan ilmanvirtausprofiilit Suitian ja Someron pihattomalleissa

7 7 ALKUSANAT Kylmäpihaton rakenneratkaisut ja niiden merkitys ilmanvaihtoon ja eläinten viihtyvyyteen - tutkimus liittyy osana Laajenevan maatilayrityksen tutkimusohjelmaan (LATURI). Tutkimuksen toteutti Teknillisen korkeakoulun talonrakennustekniikan laboratorio vuosina 2-22 ja sen rahoitti maatilatalouden kehittämisrahasto (MAKERA). Tutkimuksessa selvitettiin kylmäpihattojen rakenteiden lämpö- ja kosteustekniset suunnitteluperusteet kenttämittauksien ja teoreettisten tarkastelujen perusteella. Arja Heino Helsingin yliopiston maa- ja kotitalousteknologian laitokselta (HY/MMTEK) toimitti tausta-aineiston lukuun 2. ja Veli-Matti Tuure samalta laitokselta tarkisti luvun 2. sisällön. Tutkimuksen valvojakuntaan kuuluivat : Pertti Toivari, pj. Markku Järvenpää Aarne Pehkonen Tarmo Luoma Jaakko Helminen Kyösti Pietola Simo Tiainen Jorma Jantunen MMM MMM HY/MMTEK TTS Valio MTTL MTK MMM Tutkimuksen vastuullinen johtaja oli professori Martti Viljanen. Teknillisen korkeakoulun talonrakennustekniikan laboratorion puolesta tutkijoina olivat DI Eeva Kauriinvaha ( saakka), TkL Teppo Lehtinen ( saakka) sekä DI Jukka Bergman ja DI Jari Hänninen. TkT Xiaoshu Lu ja tekn.yo. Heikki Lehtonen avustivat tutkimuksen numeerisissa analyyseissä ja DI Reijo Yrjölä ( saakka) ja tekn.yo Niclas Johansson osallistuivat kenttämittauksiin. Maanviljelijä Rauno Mäkinen Somerolta ja Helsingin yliopiston maa- ja kotitalousteknologian laitos (HY/MMTEK) antoivat kylmäpihattonsa käytettäväksi tutkimuskohteena. HY/MMTEK toteutti Suitian kylmäpihaton harjatuuletuksen tehostamiseen liittyvät muutostyöt. Suitian koetilan yhdyshenkilönä toimi amanuenssi Sakari Alasuutari. Tekijät kiittävät kaikkia tutkimukseen osallistuneita ja siihen myötävaikuttaneita tahoja ja henkilöitä Otaniemessä 31. joulukuuta 22 Jari Hänninen Martti Viljanen

8

9 9 1 JOHDANTO Kylmäpihatot ovat eläinhallin osalta perustamiskustannuksiltaan noin puolet edullisempia kuin lämpimät pihatot tai parsinavetat. Myös viimeaikaiset tutkimustulokset tuotantoympäristöstä ja eläinten terveydestä puoltavat kylmäpihattojen rakentamista. Esimerkiksi parsinavettaan verrattuna lehmien utaretulehduksia ja aineenvaihduntahäiriöitä on todettu kylmäpihatoissa vähemmän. Kylmäpihattojen eläinsuojat ovat rakenteiltaan lämmöneristämättömiä ja niissä on luonnollinen ilmanvaihto, jonka tehokkuus riippuu tuulen nopeudesta sekä ulko- ja sisäilman lämpötilaeroista. Tuuletusjärjestelmän tulo- ja poistoaukkoina käytetään harvalaudoitettua ulkoseinää ja/tai siinä olevia tuuletusaukkoja ja koko harjanmittaista harja-aukkoa. Kylmäpihattojen eläinsuojissa ei ole lämmitysjärjestelmää, vaan eläimet ja mahdollinen kuivikepohja toimivat lämmönlähteinä, joista vapautuu samalla runsaasti kosteutta. Tämä edellyttää tavanomaisia rakennuksia huomattavasti suurempaa ilmanvaihtoa. Suuresta ilmanvaihdosta seuraa, että sisä- ja ulkoilman välinen lämpötilaero pysyy pienenä ja vuorokautiset lämpötilavaihtelut ovat suuria. Pienistä lämpötilaeroista johtuen tuuletuksen tehokkuus riippuu paljon tuuletusilman, ulkoilman, kyllästysvajauksesta. Riittämätön tuuletus johtaa nopeasti korkeisiin kosteuspitoisuuksiin sisätilassa. Rakennusten ja rakenteiden kokonaisvaltaiset lämpö- ja kosteustekniset suunnitteluohjeet koskevat lähinnä lämpimiä rakennuksia. Kylmien rakennusten, tässä kylmäpihattojen, vastaavia ohjeita on vähemmän. Eniten ohjeita löytyy perustusten routasuojauksen ja ilmanvaihdon suunnittelusta. Rakenteiden suunnitteluohjeiden mitoitusmenetelmät perustuvat stationääritarkasteluihin, eivätkä ne sellaisenaan sovellu kylmäpihattojen seinä- ja kattorakenteiden suunnitteluun, koska sisäolosuhteet ovat jatkuvasti muuttuvia. Lämpö- ja kosteusteknisen suunnittelun kannalta kylmäpihattoja voidaan pitää matalan sisälämpötilan ja korkean kosteustuoton perusteella vaativina suunnittelukohteina. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää eri tekijöiden merkitys kylmäpihaton rakenteiden säilyvyyteen ja tilan viihtyvyyteen eläintenhoitajien ja eläinten kannalta. Tutkimuksen pääpaino oli rakenne- ja ilmanvaihtoratkaisujen avulla parantaa kylmäpihattojen lämpö- ja kosteusteknistä käyttäytymistä. Tutkimus koostuu kirjallisuustutkimuksesta, kenttämittauksista ja laskennallisista analyyseistä. Ensimmäisen vuoden mittauksista saatujen kokemusten perusteella suunniteltiin harjatuuletuksen parannettu rakenneratkaisu. Kirjallisuustutkimuksessa käytiin läpi eri maiden karjasuojien suunnitteluohjeita. Kenttämittaukset tehtiin kahdessa kylmäpihatossa. Someron kohteen mittausjakso oli 11 kuukautta ja Suitian kohteen 24 kuukautta. Mittaukset sisälsivät ulko- ja sisäolosuhdemittaukset, katteen pintalämpötilamittaukset ja tehostetun harjatuuletuksen ilmavirtausmit-taukset ja savukokeet. Lisäksi tehtiin puurakenteiden kosteusmittauksia ja lämpökamerakuvauksia. Laskennallisissa analyyseissä pääpaino oli kylmäpihattojen erilaisten tuuletusratkaisujen ja rakenteiden lämpö- ja kosteusteknisen toiminnan selvittämisessä. Analyyseissä käytettiin perustana kenttäkohteiden rakenneratkaisuja. Analyysejä hyödynnettiin Suitian kohteen harjaratkaisun kehittämisessä. Tavoitteena oli tuuletuksen tehostamisen lisäksi lumen tunkeutumisen estäminen harjan kautta sisätilaan. Tutkimustuloksia voidaan käyttää kylmäpihattojen rakenneratkaisujen kehittämisessä sekä uudisja korjauskohteiden suunnittelussa.

10 1 2. KYLMÄPIHATTOJEN TUOTANTO-OLOSUHTEET Kylmäpihattojen termiset olosuhteet vaihtelevat ulkoilman lämpötila- ja kosteusvaihteluiden, tuuletuksen, auringon lämpösäteilyn sekä eläinten tuottaman lämmön ja kosteuden perusteella. Kylmäpihatoissa käytetään yleensä luonnollista ilmanvaihtoa, jossa sisääntuloilma saadaan räystään raoista tai harvan paneelin läpi. Poistoilma kulkeutuu ulos avonaisen harjakaton kautta. 2.1 Lämmön ja kosteuden tuotto Eläimet luovuttavat lämpöä ympäristöönsä vapaana ja latenttilämpönä. Vapaaksi lämmöksi kutsutaan lämpöä, joka poistuu eläimestä johtumalla, säteilemällä ja konvektion vaikutuksesta. Latenttilämmöksi kutsutaan veden höyrystymisen kuluttamaa lämpöä. Lämmön haihtuminen riippuu eläimen eristekerroksen eli karvapeitteen ja ihon paksuudesta, eläimen pintaalasta sekä eläimen ja sitä ympäröivän ilman välisestä lämpötilaerosta. Jopa verrattain kylmässä ilmassa lypsyssä olevan lehmän on luovutettava lämpöä latenttilämpönä. [EHRLEMARK, 1991]. Alla olevan esimerkkilaskelman mukaisissa olosuhteissa maidossa olevan lypsylehmän on hikoiltava,5-1, kg vettä tunnissa, jotta sen elimistön lämpötila pysyy tasaisena. Laskelman mukaan lehmän lämmöntuotanto ja lämmön vapaa haihtuminen ovat tasapainossa C:een lämpötilassa. Tätä alhaisemmissa lämpötiloissa lehmän on nostettava lämmöntuotantoaan lisäämällä rehun syöntiä. Esimerkkilaskelma EHRLEMARKIN [1991] mukaan: Lypsylehmän massa: 5 kg Lämmöneristävyys:,15 m 2 KW -1 Pinta-ala: 4,9 m 2 Lämpötilaero: (39-12) C = 27 C Vapaasti haihtuva lämpö: 882 W Tarvittava lämmönluovutus: W Tarvittava latenttilämpö: W Veden höyrystymislämpö: 2 26 Wkg -1 Tarvittava hikoilun määrä:,14 -,27 gs -1 = gh -1 Tasapainopiste: lehmän haihduttama lämpö = lehmän tuottama lämpö: C Nuoren karjan luovuttama vapaa ja latenttilämpö on esitetty kuvassa 2.1 sekä nuoren karjan luovuttama vesihöyry ja hiilidioksidi taulukossa 2.1. Lypsylehmien vastaavat arvot on esitetty taulukossa 2.2. Korkeassa lämpötilassa naudat jäähdyttävät itseään hikoilemalla. Nautojen tuottaman vesihöyryn määrä 2,7-kertaistuu, kun lämpötila nousee 1 C:sta 3 C:een. Myös veden haihtuminen kosteilta pinnoilta lisääntyy lämpötilan noustessa [KAPUINEN ET. KARHU- NEN, 1988]. Lehmien lämmöntuotanto riippuu niiden massan lisäksi maitotuotoksesta. Korkeatuottoiset lehmät tuottavat suuren maitomäärän lisäksi runsaasti lämpöä. Naudat tuottavat lämpöä talvella selvästi enemmän kuin kesällä.

11 11 Lämmöntuotto, W Vasikka Hieho Latenttilämpö, W (1 C) Latenttilämpö, W (3 C) Vapaa lämpö, W (1 C) Vapaa lämpö, W (3 C) Eläimen paino, kg Kuva 2.1. Nuoren karjan luovuttama latenttilämpö ja vapaa lämpö karjasuojan lämpötilan ollessa talvella 1 C ja kesällä 3 C sekä ilman suhteellisen kosteuden ollessa 8 % kumpanakin vuodenaikana [BARTUSSEK ET.AL.,1984]. Vasikan ja hiehon rajaksi on oletettu 175 kg:n elopaino. Taulukko 2.1. Eri painoisten vasikoiden ja hiehojen luovuttama vesihöyry ja hiilidioksidi. Karjasuojan lämpötilaksi on oletettu talvella 1 C ja kesällä 3 C sekä ilman suhteelliseksi kosteudeksi 8 % kumpanakin vuodenaikana [BARTUSSEK ET. AL., 1984]. Eläin Vasikka Hieho Massa, kg H 2 O, gh -1 Kesä Talvi CO 2 lh -1 Talvi Taulukko 2.2. Eri painoisten lypsylehmien luovuttama latenttilämpö, vapaa lämpö, vesihöyry ja hiilidioksidi. Karjasuojan lämpötilaksi on oletettu talvella 1 C ja kesällä 3 C sekä ilman suhteelliseksi kosteudeksi 8 % kumpanakin vuodenaikana [BARTUSSEK ET.AL., 1984]. Massa, kg Maitotuotos kgd Latenttilämpö, W Kesä Talvi Vapaa lämpö, W Kesä Talvi H 2 O, gh -1 Kesä Talvi CO 2 lh -1 Talvi

12 Lämmön ja ilmavirtausten vaikutus eläimiin Lehmien lämmöntuotanto pystyy pitämään kylmäpihaton lämpötilan ulkoilman lämpötilaa hieman korkeampana. Sisä- ja ulkoilman lämpötilan ero on sitä suurempi, mitä alhaisempi ulkoilman lämpötila on. ESKELISEN [1997] kahdessa kylmäpihatossa tekemissä mittauksissa sisäilma oli keskimäärin 5,7 C lämpimämpää kuin ulkoilma, kun ulkoilman lämpötila oli -2 C. Kun ulkoilman lämpötila oli C, oli kylmäpihaton eläintilassa vain 2,3 C lämpimämpää kuin ulkona. Eläintilan lämpötila laskee nopeasti, jos eläimet siirretään lypsyn odotusajaksi erilliseen odotustilaan. ESKELISEN [1997] mukaan vietäessä lehmät lypsyn odotustilaan ulkolämpötilan ollessa -1 C eläintilan lämpötila laski kahden tunnin aikana -6 C:sta -8 C:een. Öisin ulko- ja sisälämpötilan välinen ero oli hieman suurempi kuin päivisin. Öisin lehmät nukkuivat makuuparsissaan, jolloin niiden tuottama lämpö nosti eläintilan lämpötilaa enemmän kuin päivällä. Eri tuotantotilojen väliset lämpötilat poikkeavat suuresti toisistaan, koska osa tiloista on lämpöeristettyjä, jopa lämmitettyjä. Luonnollista ilmanvaihtoa käytettäessä on tarkkailtava lumen ja veden tunkeutumista rakennukseen, veden kondensoitumista kattoon ja seiniin, vetoa talvella sekä lämpötilan nousua kesähelteellä. Runsaan luonnonvalon pääsy rakennukseen lisää tuuletustarvetta. Tällöin sisällä olevat naudat tarvitsevat raikasta ilmaa jäähdytykseen. Jäähdytystä tarvitaan, kun ilman lämpötila on yli 15 C. Navettaan kannattaa ohjata tällöin niin paljon raikasta ilmaa kuin mahdollista. Eläimet eivät saa kuitenkaan kärsiä vedosta. Jos ilman lämpötila nousee yli 25 C:een, lehmät stressaantuvat. Stressaantuneet lehmät syövät vähemmän, juovat enemmän ja hengittävät nopeammin kuin sopivassa lämpötilassa olevat lehmät. Liian korkea lämpötila nostaa lehmien ruumiinlämpöä, lisää hikoilua sekä muuttaa aineenvaihduntaa ja veren hormonipitoisuuksia [DOLBY ET. EKELUND, 1994]. Syönnin väheneminen alentaa tuotosta. Tarvittavan ilmanvaihdon minimimäärä määritetään kosteuden, kaasujen ja pölyn tavoitteellisten raja-arvojen perusteella. Usein eläinsuojan pienin mahdollinen pölypitoisuus saavutetaan lähellä tavoitteellisen suhteellisen kosteuden ylärajaa (RH = 7-8 %). Eläinten ja ihmisen kannalta lämpötila on tärkein olosuhdetekijä. Rakennuksen kannalta tärkein tekijä on kosteus, sillä liian suuri ilman suhteellinen kosteus vahingoittaa rakennusta [KARHUNEN, 1992]. Ilmanvaihdon alarajasuositus on 5 m 3 ilmaa lehmää kohti tunnissa ja ylärajasuositus 32 m 3 ilmaa lehmää kohti tunnissa. Ilman suhteellisen kosteuden suositus on alle 85 % ja ilman liikenopeuden suositus alle,25 ms -1 [LINNAINMAA ET.AL., 1993]. Eläimet lämmittävät ympärillään olevaa ilmaa, minkä seurauksena lämmin ilma kohoaa ylöspäin jopa,3 ms -1 nopeudella. Eläinten lämmönhaihdutuksesta ja liikkumisesta johtuen ilman liikenopeus eläimen välittömässä läheisyydessä ei koskaan laske aivan nollaan [KARHUNEN, 1992]. Kuvassa 2.2 on esitetty ilman liikenopeuksia neliseinäisen pihaton eri osissa ja eri korkeuksilla. Ilman liikenopeus neliseinäisessä kylmäpihatossa oli useimmiten suurin mittauskohdan alimmassa mittauspisteessä. Alimman mittauspisteen korkeus lattiasta oli vain 1 mm. Kylmissä eläintiloissa ilman liikenopeus ei poikennut eri mittauskorkeuksissa merkittävästi. Sen sijaan eristetyissä tiloissa ilman liikenopeus oli selvästi suurin alimmassa mittauskorkeudessa. Kun ilman liikenopeus on yli,4 ms -1, voidaan puhua vedosta. Vedoksi luokitettavia ilman nopeuksia esiintyi suljetussa kylmäpihatossa vain eläintilassa ja ajoittain maitohuoneen ja vasikkalan lattianrajassa [TUURE, 1995].

13 13 Ilman liikenopeus, m/ s 2,5 2 1,5 1,5 Rehuvarasto Eläintila Vasikkala Lypsyasema Maitohuone Mittauspaikka Mittauspisteen korkeus 1 mm 12 mm 18 mm Kuva 2.2. Ilman liikenopeuden keskiarvot ja vaihteluväli neliseinäisen eristämättömän pihaton eri osissa [TUURE, 1995]. Kuivike eristää eläimiä kylmästä lattiasta ja jarruttaa lattian pinnan suuntaisesti virtaavaa kylmää ilmaa. Silloin vetoisuus vähenee ja ilma lämpiää paremmin. Lämpimässä karjasuojassa sisälämpötilaa voidaan alentaa 4-8 C, jos aloitetaan kuivikkeiden käyttö. Turpeen ongelmana on tahraavuus, joten sitä ei tulisi käyttää ainoana kuivikkeena eläinten alla. Turve soveltuu hyvin käytettäväksi kuivikkeena lantakourussa tai olkeen sekoitettuna makuualustassa [KARHUNEN, 1992]. 2.3 Eläintilan sisäilman laatu Eläinsuojassa lämpöä, vettä ja hiilidioksidia muodostuu eläinten ja happea käyttävien pieneliöiden hengityksen päätuotteina. Ammoniakkia syntyy virtsan ureasta ja lannan kuiva-aineen hajotessa. Lisäksi anaerobiset pieneliöt tuottavat rehunjätteitä ja lantaa hajottaessaan mm. metaania, rikkivetyä ja syaanivetyä. Myös lehmien pötsitoiminnassa muodostuu metaania. Erilaisia haisevia lantakaasuja ja höyryjä on havaittu noin 8. Eläinsuojan haju ei ole yleensä suoraan verrannollinen minkään eläinsuojan kaasun määrään, mutta sitä voidaan silti pitää melko hyvänä ilmanvaihtotarpeen mittarina. Lannanpoistomenetelmällä on huomattava vaikutus kaasujen määrään. Kaasujen tuotanto lisääntyy, jos lanta varastoidaan eläinsuojassa. Kaasujen syntymäpaikka ja lämpötilaerot ovat tärkeimmät kaasuja kerrostavat tekijät, sillä kaasut leviävät diffuusion ja ilman liikkeen vaikutuksesta. Poistoilman ohjaaminen lantakanavien kautta voi vähentää kaasujen pitoisuutta karjasuojassa, mutta lisää niiden haihtumista ulos. Ilman virtaus ja lannan lämpeneminen lisäävät kaasujen erittymistä [KARHUNEN, 1992]. Rikkivetyä muodostuu orgaanisesta aineesta anaerobisissa oloissa, jos ympäristön lämpötila ja ph ovat sopivat. Lietelannan varastoinnin aikana tapahtuu biologisia prosesseja anaerobisissa olosuhteissa, minkä seurauksena vapautuu mm. rikkivetyä. Rakennuksen suunnitteluvirheistä voi olla seurauksena vaarallisen korkeita rikkivetypitoisuuksia. Rikkivety on väritön, vesiliukoinen ja hyvin helposti tulehdusta aiheuttava kaasu. Sen tiheys on 1,19-kertainen ilmaan verrattuna. Sveitsiläisen normin mukaan suurin sallittu rikkivetypitoisuus ilmassa on 5 ppm (1 ppm = 1 cm 3 m -3 ) [NOSAL, 1997], kun suomalainen HTP-arvo on 1 ppm [HTP-arvot, STM 22]. Jo rikkivetypitoisuus 5-1 ppm ärsyttää voimakkaasti silmiä ja hengitysteitä. Huimausta, pahoinvointia ja tajuttomuutta esiintyy rikkivetypitoisuuden ollessa 5-7 ppm. Yli 7 ppm pitoisuus aiheuttaa välittömän hengenvaaran [NOSAL, 1997].

14 14 Noin 13 % lietelannan typestä haihtuu eläinsuojan ilmanvaihtoon. Tästä syystä lannan peittämien alueiden tulisi olla mahdollisimman pieniä. Ammoniakin erittyminen loppuu, kun ph laskee alle kuuden. Jos lannan ja rehujätteiden hajoamisessa syntyviä hajuja halutaan vähentää, anaerobisten bakteerien olosuhteet on tehtävä mahdollisimman epäsuotuisiksi. Olosuhteita voidaan heikentää poistamalla lanta mahdollisimman usein, alentamalla lämpötilaa ja aikaansaamalla hapettavat olosuhteet. Kosteutta voidaan vähentää tehokkaalla lannan ja virtsan erotuksella, kuivituksella ja pitämällä ilman suhteellinen kosteus alhaisena [KARHUNEN, 1992]. Urean mikrobiologinen hajoaminen ammoniakiksi on kesällä nopeampaa kuin talvella [KANGAS ET.AL., 1987]. Monissa maataloustöissä pöly on vakava työympäristön vaaratekijä. Kotieläintiloilla pölyisimpiä töitä ovat rehun käsittelytyöt [KLEMOLA, 1995]. Suomessa epäorgaanisen pölyn HTP arvo on 1 mgm -3 ja orgaanisen pölyn 5 mgm -3. LOUHELAISEN ET.AL. [1997] mukaan hengitysvyöhykkeeltä mitattu pölypitoisuus navetoissa oli keskimäärin 5,6 mgm -3. Navetan pölyt ovat suureksi osaksi orgaanista pölyä. Haitallisten kaasujen pitoisuudet navetoissa sekä niiden HTP-arvot (haitallisiksi tunnetut pitoisuudet) on esitetty taulukossa 2.3. Ainoa MMM:n suosituksen ylittävä kaasu navetoissa oli ammoniakki, jonka määrä johtui mm. lattialla olevasta lannasta ja liian vähäisestä ilmanvaihdosta [KANGAS, 1987]. Taulukko 2.3. Haitallisten kaasujen pitoisuudet navetoissa sekä niiden suositeltavat maksimiarvot [ 1 Kangas et.al , 2 STM 1998, 3 Kotkansaari et. Brännäs 1998] Kaasun pitoisuus, ppm Mitatut arvot 1 Suosituksen yläraja Kaasu Keskiarvo Vaihteluväli HTP-arvo 1,2 MMM:n yläraja 3 Ammoniakki NH 3 7,8, Dimetyylidisulfidi <,5 - - Dimetyylisulfidi <,5 - - Hiilidioksidi CO Metaani CH Metyylimerkaptaani <,5,5 - Rikkivety H 2 S,4,1-2,9 1,5 2.4 Työskentelyolosuhteet Kylmissä lypsykarjapihatoissa eläinten hoitaja työskentelee keskimäärin 3 % työajastaan kylmässä tilassa. Emolehmätiloilla kylmätyön osuus on noin 2/3 työajasta. Kylmille pihatoille on tyypillistä suuri traktorityön osuus. Lypsykarjapihatoissa traktorityön osuus on noin 1 % ja emolehmäpihatoissa noin 25 % kokonaistyöajasta. Päivittäinen työnmenekki on kylmissä ja lämpimissä lypsykarjapihatoissa saman suuruinen [TUURE, 1995]. Talvikaudella työntekijän työympäristön lämpötila voi vaihdella samana päivänä jopa 25 C. Lämpöviihtyvyys riippuu ihmisen sekä hänen vaatetuksensa ja ympäristönsä keskinäisestä vuorovaikutuksesta. Lämpöviihtyvyyden perustana on ihmisen itsensä tuottama energia sekä ihmisen ja ympäristön välillä tapahtuvan energian vaihdon tasapaino [PIETIKÄINEN, 1989]. Lämpöviihtyvyys on olotila, jossa ihminen on tyytyväinen ympäristön lämpöolosuhteisiin niin, ettei mikään ruumiinosa tunnu epämiellyttävän kylmältä tai kuumalta [FANGER, 1982].

15 15 Ilman lämpötila, keskimääräinen säteilylämpötila, vesihöyryn osapaine, ilman virtausnopeus, vaatetus ja toiminnan taso ovat lämpöviihtyvyyteen vaikuttavia tekijöitä [MADSEN, 1982]. Keskimääräinen säteilylämpötila tarkoittaa kaikkien ihmistä ympäröivien pintojen keskimääräistä lämpötilaa. Ilman lämpötilan ja keskimääräisen säteilylämpötilan keskiarvo on operatiivinen lämpötila silloin, kun ilman liikenopeus on alhainen [FANGER, 1982]. Taulukossa 2.4 on esitetty tavoiteltavat työympäristön olosuhteet erilaisissa töissä. Keskiraskaassa ja raskaassa työssä ilman lämpötilan ollessa yli 25 C ei ilman suhteellinen kosteus saa ylittää arvoa 5 %. Ilman kosteuden merkitys kasvaa työn rasituksen kasvaessa, koska ihmisen elimistö pyrkii alentamaan lämpötilaa hikoilulla. Korkea ilmankosteus heikentää hikoilun tehoa ruumiinlämmön säätelyssä [SEPPÄNEN, 1982]. Pölypitoisuus nousee ilman suhteellisessa kosteudessa <5 %. Tällöin eläimet ja ihmiset kärsivät helposti hengityselinten ärsytyksestä ja ihon kuivumisesta. Taulukko 2.4. Tavoiteltavat ilman lämpötilat, virtausnopeuksien raja-arvot ja suhteelliset kosteudet erilaisissa töissä [SEPPÄNEN, 1982]. Työ Elimistön lämmöntuotanto, Wh -1 Ilman lämpötila, C Ilman virtausnopeus, ms -1 RH, %, kun lämpötila > 25 C Kevyt istumatyö < Muu kevyt työ ,2 -,5 Keskiraskas työ ,3 -,7 < 5 Raskas työ > ,4-1, < 5 Käsin tapahtuvan työn sujuvuus riippuu suuresti sormien lämpötilasta. Ihminen tuntee olonsa viihtyisäksi kun sormien lämpötila on noin 32 C. Ihon lämpötilan lasku heikentää tuntoaistia ja sormien näppäryyttä. Monissa tehtävissä sormien kriittinen lämpötila on 16 C. Lämpötilan ollessa tätä alhaisempi sorminäppäryys heikkenee voimakkaasti. Liian korkeassa lämpötilassa kädet hikoilevat, jolloin niiden otevarmuus heikkenee [WYON, 1982]. Elimistön jäähtyessä ihmisen suoritus- ja arvostelukyky heikkenevät, jolloin vammautumisriski kasvaa. Kylmässä tärkeimmät elimistön lämpötasapainoa säätelevät tekijät ovat ilman lämpötila ja virtaus, elimistön lämmön tuotanto sekä vaatetuksen lämmöneristävyys ja vesihöyrynläpäisyvastus [HOLMÉR, 1982]. Navettatöitä tehdään ulkoilmassa, kylmäpihatossa, lypsyasemalla ja maitohuoneessa. Kussakin työympäristössä voi olla kaikista muista huonetiloista poikkeavat olosuhteet. Ellei vaatetuksen eristävyys ole työn kuormittavuuteen ja olosuhteisiin nähden sopiva, ilman liikkeen, lämpötilan ja kosteuden muutokset kuormittavat elimistön lämpötasapainoa. Varsinkin talvella olisi vaatetusta vaihdettava lähes aina työympäristöstä toiseen siirryttäessä. Työntekijän lämpötasapainon vaihtelua voidaan vähentää suunnittelemalla kylmäpihaton työketjut niin, että liikkuminen lämpötilaltaan selvästi erilaisten huonetilojen välillä on mahdollisimman vähäistä. Kuhunkin osastoon kannattaa siten järjestää yhtenäinen työrupeama [ESKELINEN, 1997].

16 16 3. KYLMÄPIHATTOJEN LÄMPÖ- JA KOSTEUSTEKNISEN SUUNNITTELUN PERUSTEET Rakenteiden lämpö- ja kosteusteknisen suunnittelussa noudatetaan Suomen rakentamismääräyksiä, esimerkiksi osia C2 ja C3. Lisäksi kylmien rakennusten routasuojauksesta on annettu ohjeet VTT/Geo-tekniikan laboratorion Talonrakennuksen routasuojausohjeissa ja rakennuspaikan salaojituksesta Rakennuspaikan kuivatusohjeissa. Maa- ja metsätalousministeriö on antanut tuettavaa rakentamista koskevia määräyksiä ja ohjeita, joista sisä-ilmastoa koskee osa C2.2. Rakenteiden lämpö- ja kosteusteknistä suunnittelua ohjaavat hyvän rakennustavan kannalta eri rakennusalan järjestöjen julkaisut, kuten RT-kortit ja RIL-17-2 Rakennusten veden ja kosteudeneristysohjeet. Kylmäpihattojen lämpö- ja kosteusteknisessä suunnittelussa korostuvat rakennuspaikkakohtaiset luonnon olosuhteet rakennusten ollessa lämmittämättömiä ja niiden tuuletuksen perustuessa luonnolliseen ilmanvaihtoon. 3.1 Rakenneratkaisut Kylmäpihatot ovat verraten suuria rakennuksia. Tyypillinen runkoleveys on 12-3 m, pituus 4-5m ja vapaa korkeus vähintään 3m. Kuvassa 3.1 on esitetty esimerkki kertopuisesta kolminivel-kehärunkoratkaisusta sekundääreineen. Muita runkovaihtoehtoja on esitetty liitteessä 4. Kuva 3.1 Esimerkki kylmäpihaton runkoratkaisusta. Kuvassa Kerto- tai liimapuinen kolminivelkehä kehävälillä 4 m sekä sahatavarasekundäärirakenteet. Lattiarakenne on tyypillisesti koneellisen lanauksen mahdollistava pituussuunnassa yhtenäinen maanvarainen betonilaatta. Päätyovien kautta tapahtuvien puhdistus- ja kuljetustöiden helpottamiseksi sisäpuolinen lattia on seiniä ympäröivän maanpinnan tasossa. Lattiarakenteen osalta suunnittelu sisältää konetyöskentelylle riittävän kantavuuden ja routasuojauksen mitoituksen.

17 17 Seinärakenteet ovat tyypillisesti keveitä puurakenteisia ja lämmöneristämättömiä. Seinän avosaumojen ja/tai tuuletusluukkujen kautta tapahtuvan tuuletuksen lisäksi ilmanvaihtoa voidaan tehostaa harjatuuletusratkaisulla, vrt. kuva 3.2b. Traktorin kuljettavia ovia voi olla päädyissä useita, vrt kuva 3.2a, ja niitä voidaan käyttää kesällä ilmanvaihdon tehostamiseen. a. b. Kuva 3.2 a) Päätyovet, joista reunimmainen yleensä kesäisin auki. b) Kattoikkunat toteutettuna valoa läpäisevällä poimulevyllä sekä harjatuuletusratkaisu Ulkoseinissä sijaitsevien ikkunoiden lisäksi luonnon valoa saadaan erilaisin kattoikkuna- tai harjalyhdyn valokateratkaisuin. Kuvassa 3.2b on esimerkki kattoikkunaratkaisusta ja kuvassa 3.4 seinän yläosaan sijoitettu nauhaikkunaratkaisu. Valoaukkojen minimimäärän ohjearvot on esitetty MMM:n rakennusohjeessa C3 Kotieläintilojen valaistus. Pihaton tapauksessa yleisvalaistukseen liittyvä ohjeellinen ikkuna/lattiapinta-alan suhde on 1:1-1:2. Tuorerehun levitys ruokintapöydälle voi tapahtua avattavien luukkujen kautta ulkoa käsin. Luukut ovat kesällä kokonaan auki ja talvella kokonaan tai osittain auki. Kokonaan luukkuja tarvitsee sulkea yleensä vain tuulisilla pakkassäillä ja lumituiskun aikaan. Sisäpuolisen ruokintapöydän tapauksessa ulkoseinät ovat yleensä kiinteät ja lisätuuletusta saadaan tarvittaessa irrotettavien ikkunaluukkujen kautta tai päätyovista a. b. Kuva 3.3. a) Ruokintäpöytä sisätiloissa. b) rehun kuljetus ruokintapöydälle traktorilla

18 18 a. b. Kuva 3.4 Esimerkki ulkoseinän avoimesta ruokintäpöydästä kesäaikaan ja osin suljettuna talviaikaan. Kattorakenteet ovat eristämättömiä puurakenteisia ja vesikatteena käytetään levymäisiä vesieristeitä. Kattokaltevuus on yleisimmin 1:4 1:2, kts. liite 4. a. b. Kuva 3.5 a. Eristämättömät kattorakenteet. b. Keveitä ja umpinaisia karsinarakenteita. Eristämättömiä keveitä eläinsuojia ei tarvitse paloteknisesti osastoida, joten kylmäpihaton sisätila on yleensä lattiasta vesikatteeseen asti yhtenäinen ja avoin matalia karsinarakenteita lukuun ottamatta. Karsinarakenteet ovat korkeudeltaan m, ja suurin osa niistä on avattavia eläinten siirtämisen tai puhdistustöiden helpottamiseksi. Kuvassa 3.5 on esitetty eläinten makuualuetta ilmavirtaukselta suojaava umpinainen aita sekä keveitä avattavia karsina-aitoja. Maaseudun rakentaminen on usein omavaraista ja omatoimista, joten ulkopihaton suunnittelussa pyritään suosimaan yksinkertaisia rakenteita, jotka voidaan toteuttaa mahdollisuuksien mukaan omasta puutavarasta joko sahattuna tai pyöreänä. Yksinkertaisten ja keveiden ratkaisujen ansiosta pihaton pystytysvaiheen nostotyöt voidaan pääosin tehdä traktoritasoisella kalustolla.

19 Kylmäpihaton lämpö- ja kosteustekninen toimintamalli Kylmäpihattojen vaipparakenteet antavat eläimille suojaa tuulta, lunta, vesisadetta ja lämpösäteilyä vastaan. Ulkovaipparakenteita ei lämmöneristetä eikä eläinsuojaa lämmitetä, jolloin tilan ja rakenteiden lämpö- ja kosteustekninen toiminta säätyy ulko-olosuhteiden vaihteluiden sekä tuotannossa syntyneen kosteuden ja lämmön mukaan. Rakenteiden suunnittelussa korostuu rakenteiden kuivumiskyky tuulen ja auringon lämpösäteilyn vaikutuksesta. Luonnollinen tuuletus perustuu rakenteissa oleviin aukkoihin sekä tuulen ja ajallisista viiveistä johtuvien lämpötilaerojen vaikutukseen. Kylmäpihattojen lämpö- ja kosteustekniseen toimintaan vaikuttavat tekijät on esitetty kuvassa 3.6. E B I F A D C G H G J Kuva 3.6. Kylmäpihattojen lämpö- ja kosteustekniseen toimintaan vaikuttavat tekijät Kuvan 3.6 merkintöjen selitykset: A/C: Kylmäpihattojen tuuletus järjestetään seinissä olevien aukkojen/harvalaudoituksen sekä katon harjalla olevan aukon avulla. Aukot sijoitetaan seinän yläosaan räystään alle lumen ja sateen kulkeutumisen estämiseksi sisätiloihin. Harvalaudoituksen tapauksessa lautojen välisen raon dimension tulee olla sellainen, että viistosateen ja lumen kulkeutuminen sisälle on vähäistä. Osa ilmasta kulkeutuu rakennuksen läpi ja ulos vastakkaisten seinien aukoista/raoista. Ilmavirtaukset eläinalueella tulee olla alhaiset siten, ettei synny vedon tai viiman tunnetta. B: Harjalla oleva tuuletusaukko suunnitellaan virtausteknisesti siten, että se aikaansaa tuulella alipaineen sisältä ulos. Tyynellä tuuletus perustuu lämpötilaeron ja korkeuden aiheuttamaan ilmapaine-eroon. Harjalyhde suunnitellaan siten, ettei lumi tai sade pääse kulkeutumaan sisään. C: Ulkoseinälle järjestetään aukkoja myös muille kuin päätuulensuunnan seinille. D: Eläimet tuottavat kosteutta ja lämpöä. Pelkkä hikoilun aiheuttama kosteuslisä on suuruusluokkaa 1,5-1 g/m 3 ilmanvaihtuvuuden ollessa 1, 5, 1/h. E: Auringon lämpösäteily nostaa kesäaikaan katteen ja seinäpintojen sisälämpötiloja nostaen eläinten operatiivista lämpötilaa merkittävästi. Toisaalta auringon lämpösäteily kuivattaa tehokkaasti rakenteita ja valoaukkojen kautta saadaan sisälle riittävästi luonnon valoa. Eläinten viihtyvyyden kannalta suorien valoaukkojen pinta-alaa joudutaan suoran lämpösäteilyn takia rajoittamaan. F: Seinät sekä mahdolliset ulkoseinään rajoittuvat ruokintapaikat suojataan sateelta ja lumelta pitkillä räystäillä. Räystään pituudella voidaan myös säätää auringon säteilymäärää ikkunoista.

20 2 G/J: Rakennus sijoitetaan muuta maastoa korkeammalle siten, että sade- ja sulamisvedet kulkeutuvat rakennuksesta poispäin. Puurakenteet nostetaan niin korkealle, ettei roiske- ja pintavedet kastele niitä. Rakennus salaojitetaan ja tarvittaessa routaeristetään kuten kylmäperustukset yleensä. Kapillaarinen kosteuden nousu rakenteisiin katkaistaan. H: Talviaikaan kulkukäytävät/märkä kuivike voivat jäätyä. I: Vaipan rakenteiden pintojen ollessa ilmaa kylmempiä esim. termisestä viiveestä, lumesta tai yön vastasäteilystä johtuen voi syntyä pintakondenssia. Kondenssivedet voivat edelleen tippua eläinten päälle tai kulkukäytäville. Lämpö- ja kosteusteknisessä suunnittelussa otetaan huomioon rakennuspaikan ja eri vuodenaikojen merkitys pihaton olosuhteisiin sekä rakenteiden säilyvyyteen. Lämmittämättömän rakennuksen tuuletusratkaisun suunnittelu ja ylilämmön hallinta muodostavat suunnittelun keskeisen osa-alueen. Viiman ja vedon tunteen estäminen sekä toisaalta riittävän tuulettuvuuden aikaansaaminen edellyttää tuuletusaukkojen koon ja sijoituksen suunnittelua. 3.3 Pihaton rakennuspaikka Rakenteiden lämpö- ja kosteusteknisen toimivuuden kannalta keskeisiä kysymyksiä ovat rakennuspaikan korkeusasema ja pihattojen sijoittuminen maastoon, ilmavirtaus- ja tuuliolosuhteet sekä mm. auringon lämpösäteilyn kohdistuminen vaippapintoihin. Kuvassa 3.7 on esimerkki pihaton sijoittumisesta maastoon. Kuva 3.7. Esimerkki pihaton sijoittamisesta. Rakennuspaikka on ympäristöään korkeammalla ja perustuksia on nostettu ympäristöstä täyttökiviaineksella. Rakennuksen eteläpuolella on paljolti lehtipuita, jotka nostavat pohjoisen suuntaisia tuulia ylöspäin. Talvella ja keväällä puissa ei ole lehtiä, jolloin suuri osa auringon lämpösäteilystä kohdistuu pihattoon. Vastaavasti kesällä lehtien ollessa puissa puusto rajoittaa auringon lämpösäteilyn kohdistumista pihattoon ja vähentää näin ylilämpöriskiä. Rakennuksen edusta on avoin päätuulen suuntiin, mikä tehostaa tuuletusvaikutusta. Lantala on sijoitettu maastossa päärakennuksen vastaiselle rinteelle, jolloin lantalaan satanut vesi kulkeutuu asuinrakennuksista poispäin.