Ilmavuotojen merkitys seinä- ja kattorakenteiden kosteusteknisessä toiminnassa

Transkriptio

1 Ilmavuotojen merkitys seinä- ja kattorakenteiden kosteusteknisessä toiminnassa Targo Kalamees, Jarek Kurnitski Teknillinen korkeakoulu, Energiatekniikan laitos, LVI-tekniikka Tiivistelmä Koska ilmavirtauksien mukana voi rakenteeseen tuleva kosteuskuorma olla paljon suurempi kuin pelkän vesihöyryn diffuusion avulla rakenteeseen siirtyvä kosteuskuorma, on kosteuden konvektio yleensä aina kosteusteknisesti määräävä toimivuuskriteeri. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin ulkoseinän ja yläpohjan liitoksen kosteusteknistä toimintaa laboratoriomittauksilla täydessä mittakaavassa ja kaksiulotteisella laskennallisella tarkastelulla CHAMPS-BES ohjelmalla. Tulo-poistoilmavaihdon tapauksessa, missä tavanomaiset tulo-poistoilmamäärien erot ovat vähäisiä, oli paine-olosuhteiden hallitseminen ilmanvaihdolla vaikeaa talon ilmanpitävyyden ollessa keskimääräinen tai hatara (n 50 > 4 1/h). Rakenteen kosteustekninen toimivuus voitiin varmistaa hyvällä ilmanpitävyydellä ja oikeilla materiaalivalinnoilla. Rakenteen ilmapitävyys, tuulensuojan suuri vesihöyryläpäisevyys ja lämmönvastus paransivat ulkovaipan kosteusteknistä toimivuutta kosteuskonvektion kannalta. Suurempi kosteuskuorma, sisäinen ylipaine ja matalampi ulkolämpötila vaikeuttivat rakenteen kosteusteknistä toimintaa. Kaksikerroksisen pientalon puurakenteisen ulkovaipan ilmapitävyyden kriteerinä voidaan pitää kosteuskonvektion kannalta 10 Pa mitoituspaine-erolla 0,1 l/sm (kondenssia ei sallita) tai 0,2 l/sm (kondenssi <0,5 kg/m 2 ), jos tuulensuojalla on suuri vesihöyryläpäisevyys ja lämmönvastus. Huolellisella työsuorituksella nämä vuotoilmamäärät ovat kohtuullisen helposti saavutettavissa. Sisäisten kosteuskuormien vuorokausivaihtelulla ei ollut vaikutusta ulkovaipan ulkokerrosten kosteuspitoisuuteen, mutta dynaaminen laskenta muuttuvilla ulko-olosuhteilla oli tarpeen mahdollisen vesihöyryn kondenssin osoittamiseksi. 1. Johdanto Kosteustuotto sisätiloissa ja ilmanvaihdon toimivuus luovat sisäisen kosteuskuorman rakennuksen ulkovaipalle. Kylmässä ilmastossa sisäilman suurempi vesihöyrypitoisuus pyrkii tasoittumaan ulkoilmaan ja synnyttämään diffuusiovirran rakennuksen ulkovaipan läpi ulos. Höyrynsulun riittävä vesihöyryvastus estää vesihöyryn haitallisen diffuusion rakenteeseen ja rakenteessa. Kun sisäilman kosteuslisä on g/m 3 talvella, ulkoseinän sisä- ja ulkopinnan välinen vesihöyrynvastussuhde tulisi olla suurempi kuin 0 80:1 (riippuen rakennusmateriaaleista ja -ratkaisuista) [1], jotta rakenteet toimisivat kosteusteknisesti turvallisesti vesihöyryn diffuusion kannalta. Kosteuskonvektion kannalta rakenteet toimivat turvallisesti, jos kostean ilman virtaus rakenteeseen on pieni: rakennuksessa ei ole ylipainetta ja rakenteessa on ehjä ilmansulku. Mutta käytännössä rakennuksissa voi lähes jatkuvasti olla lattian korkeudella alipainetta ja katon korkeudella vastaavasti ylipainetta [2] ja sen lisäksi talot eivät ole ilmanpitäviä [3]. Koska ilmavirtauksien mukana rakenteeseen tuleva kosteuskuorma voi olla paljon suurempi, kuin mitä ainoastaan pelkän vesihöyryn diffuusion avulla voi rakenteeseen siirtyä, on kosteuden konvektio yleensä aina kosteusteknisesti määräävää toimivuuskriteeri. Ilman ulosvirtaus sisätiloista rakenteen läpi kasvattaa olennaisesti puurunkoiseen rakenteeseen kertynyttä kosteutta [4]. Tutkimukset [5] ovat selvästi osoittaneet, että kosteuskonvektio voi aiheuttaa kosteusvaurioita siitäkin huolimatta, että laskelmien mukaan rakenteiden standardien mukaiset kondensoitumiskriteerit olisivat täyttyneet, jos ulkovaippa ei ole ilmanpitävä.

2 Ilmavuoto riippuu rakenteiden ilmanläpäisevyydestä ja sisä- ja ulkoilman välisestä paine-erosta. Paine-ero ulko- ja sisäilman välille muodostuu sisä- ja ulkoilman välisestä lämpötilaerosta, tuulesta ja ilmanvaihdon asetuksista. Paine-ero on erilainen rakennuksen eri osissa. Koska rakennuksien sisäinen ylipaine lisää ilman ulosvirtausta ja nostaa seinärakenteen kosteustasoa, on rakennus suunniteltava ulkoilmaan nähden alipaineiseksi. Poistoilmanvaihdon tapauksessa, kun korvausilmaventtiilejä ei ole asennettu riittävästi, tulee korvausilma asuntoihin vuotoina ikkunoiden ja ovien lisäksi myös alapohjan sekä muiden rakenteiden kautta. Suuri alipaine aiheuttaa tiettyihin paikkoihin keskittyneenä vetoa ja radonpitoisilla alueilla radonin kulkeutumista asuntoihin alapohjan vuotoilman mukana. Alipaineistus voi nostaa absoluuttiset itiöpitoisuudet haitallisen korkealle homevaurioituneissa rakennuksissa [7]. Kenttämittauksien [8, 9] perusteella on myös havaittu selviä viitteitä siitä, että ryömintätilan mikrobit kulkeutuvat sisäilmaan. Jotta paine-erot vähentäisivät radonin ja muiden epäpuhtauksien siirtymistä esimerkiksi ryömintätilasta, pitää rakennus rakennusmääräysten mukaan olla ryömintätilaan nähden ylipaineinen. Se puolestaan lisää kosteuskonvektiosta johtuvaa riskiä. Rakennuksien energiatehokkuusvaatimuksien ja hyvän sisäilmaston tavoitteiden takia nykyään pientaloissa tulo-poistoilmanvaihto on lähes tyyppiratkaisu. Paine-olosuhteiden hallitseminen tulo-poistoilmanvaihdolla on vaikeaa talon ilmanpitävyyden ollessa keskimääräinen tai hatara (n 50 > 4 1/h). Tällöin 15 %:n ilmamäärien yli- tai alimitoituksella ei ole merkitystä [2]. Siksi Suomen pientaloissa voi lähes jatkuvasti lattian korkeudella olla alipainetta ja katon korkeudella vastaavasti ylipainetta ja oletus, että talot ovat alipaineisia, ei pidäkään paikkansa. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin ulkoseinän ja yläpohjan liitoksen kosteusteknistä toimivuutta kaksiulotteisella laskennallisella tarkastelulla ja laboratoriomittauksilla. Tarkasteltava liitoskohta valittiin kenttämittauksien perusteella: ulkoseinän ja yläpohjan liitoksessa on isoin ylipaine [2] ja tämä paikka on myös tyypillisin [10] ilmavuotopaikka suomalaisissa pientaloissa. 2. Menetelmät 2.1 Laboratoriomittaukset Laboratorioon, kylmän- ja lämpimän kammion väliin rakennettiin kahden seinän, puurunkoisen seinän ja kevytbetoniharkkoseinän, liitos puurunkoisen yläpohja kanssa: Ko. rakenteita voidaan pitää tyypillisinä rakenteita suomalaisessa pientaloissa. Seinän ja yläpohjan liitos koostui 1,2 m 0,7 m (leveys korkeus) kokoisesta ulkoseinäkappaleesta ja 1,2 m 0,9 m (leveys pituus) kokoisesta yläpohjakappaleista. Lämpimässä kammiossa mallinnettiin sisäilman ja kylmässä kammiossa ulkoilman lämpötila ja kosteus. Lisäksi mallinnettiin kammioiden välinen paine-ero. Yläpohja oli eristetty 220 mm:n paksuisella mineraalivillaeristeellä. Tuulensuojan vaikutusta rakenteen kosteustekniseen toimintaan tutkittiin kahdella erilaisella tuulesuojavaihtoehtolla: 12 mm:n paksuinen puukuitutuulensuojalevy (kaksi ensimmäistä testisarjaa); 20 mm:n paksuinen Tyvec-pintainen mineraalivillatuulensuojalevy Yläpohjan tuulensuojassa oli kaksi irrotettavaa koekappaletta, minkä avulla tarkasteltiin kondenssia tuulensuojan sisäpinnassa ja kuivatus-/punnituskokeen avulla rakenteeseen kertynyttä kosteutta. Puurunko-seinän tapauksessa ilmavuotoa tapahtui rakenneliitoksen epätiiviin ilmasulun limityksen kautta (kuva 1, vasen). Kevytbetoniseinän tapauksessa 1-2 mm:n korkea ilmarako oli jätetty yläsidepuun ja seinäharkon väliin (kuva 1, oikea). Testit tehtiin kolmella erilaisella vuotoilmamäärän tapauksella. Ensimmäisessä testissä ilmavuoto oli mahdollinen koko liitoksen

3 leveydessä. Sen jälkeen ilmasulun limitys ja rako yläsidepuun ja seinäharkon välissä teipattiin siten, että liitos jäi auki ainoastaan 10 cm matkalta. Kolmannessa testisarjassa, joka tehtiin mineraalivillatuulensuojalla, liitoksesta tuli teippauksesta ja ilmapitävämmästä tuulensuojasta johtuen ilmanpitävämpi. Kuva 1. Tutkittavan puurunkoisen seinän (vasen) ja kevytbetoniseinän (oikea) liitos puurunkoisen yläpohjan kanssa todellisuudessa (ylhäällä) ja laboratoriossa (alhaalla). Kuva 2. Ilmansulun teippaamaton limitys katsottuna kylmäkammion puolelta (vasen) ja lämpimän kammion puolelta (oikea). Vuotoilma rakenteen läpi mitattiin kuplavirtausmittarin avulla (Buck) eri paine-erojen tapauksessa, kuva 3. Mittauksien perusteella piirrettiin vuotokäyrät, minkä avulla myöhemmin oli mahdollista määrittää paine-eromittauksien avulla vuotoilmamäärä. Vuotoilma mitattiin myös

4 täysin teipatulla ilmansulun limityksellä. Vaikka tutkittava liitos yritettiin rakentaa laboratorioon mahdollisimman ilmatiiviisti, jäi sinne silti vähän myös hallitsemattomina ilmavuotoja. Kuva 3. Mitattu vuotoilmamäärä puurunkoisen seinän ja yläpohjan liitoksessa kolmessa eri testisarjassa ja rakenteen epätiiviyksien kautta tapahtunut ilmavuotomäärä (katkoviiva). Laboratoriomittauksien aikana pysyvä ulkoilman lämpötila, T out, oli eri testeissä 0 C:n ja - 11 C:n välillä, sisäilman lämpötila, T in, ollessaan +22 C. Sisäilman kosteuslisä,, oli + 4 g/m 3, mikä vastaa tyypillistä sisäilman kosteuskuorma suomalaisissa pientaloisissa [11, 12]. Pysyvä paine-ero, P, lämpimän- ja kylmäkammion välillä oli eri testeissä +10 Pa:n ja +20 Pa:n välillä. 2.2 Laskennallinen tarkastelu Laskennallisessa tarkastelussa käytettiin CHAMPS-BES (Coupled Heat, Air, Moisture and Pollutant Simulation in Building Envelope Systems) laskentaohjelmaa, mikä on kehitetty Syracusen yliopiston ja Dresdenin teknillisen yliopiston yhteistyössä [13]. Materiaalitietona käytettiin Tampereen teknillisen yliopiston talorakennustekniikan laboratoriossa mitattuja ominaisuuksia [14] ja tarvittaessa myös ohjelman omia materiaalitietoja. Ilmarako mallinettiin eihygroskooppisena huokoisena rakennusmateriaalina. Laskentaverkon tiheys oli 10 mm:n suuruinen, mutta ilmavuotoreitin kohdassa käytettiin tiheämpää laskentaverkkoa (0,2 mm:iin asti) ja tilaelementtien kokonaismäärä oli noin 2500, kuva 4.

5 Kuva 4. Tutkittu ulkoseinän-yläpohjan liitos CHAMPS-BES ohjelmassa 3. Tulokset 3.1 Laboratoriomittaukset Ulkoseinän-yläpohjan liitoksen laboratoriomittaukset suoritettiin kaksivaiheisena: koe alkoi 1-3 viikkoa kestäneellä tasoitusvaiheella, jolloin ilmavuotoa rakenteen läpi ei tapahtunut (ilmavuotoreitti oli täysin teipattu ja paine-ero rakenteen yli oli lähes nolla); sen jälkeen avattiin ilmavuotoreitit ja testi jatkui toivotulla paine-erolla. Ensimmäiset seitsemän testiä tehtiin 12 mm:n paksuisella tuulensuojalevyllä kahdella eri vuotoilmamäärällä (kuva 3 ja taulukko 1). Ensimmäisen kolmen testin jälkeen vuotoilmamäärää vähennettiin, koska -10 ºC:n ulkolämpötilassa kosteus kondensoitui tuulensuojan taakse. Vähennetyllä vuotoilmamäärällä kosteutta kondensoitui edelleen tuulensuojan taakse ulkolämpötilan ollessaan 10 ºC (testi 7). Taulukko 1 Testi T out, C Testien olosuhteet ja havaittu kondenssi12 mm:n paksuisen puukuitulevyn tuulensuojan sisäpinnassa T in,, P, R, Havaittu kondenssi tuulensuojan takana C g/m 3 Pa l/(s Puurunkoinen seinä Kevytbetoni seinä ,31 Ei Vähäinen ,31 Voimakas Voimakas ,31 Voimakas Voimakas ,18 Ei Ei ,18 Ei Ei ,18 Vähäinen Vähäinen ,18 Voimakas Voimakas Liitoksen kosteusteknistä toimivuutta yritettiin parantaa tuulensuojalevyllä, jonka vesihöyrynläpäisevyys ja lämmönvastus olisi suurempi. Neljä viimeistä testiä tehtiin asentamalla 12 mm:n paksuisen puukuitulevy tuulensuojalevyn tilalle 20 mm:n paksuinen Tyvek-pintainen mineraalivillatuulensuoja. Parannettu rakenne oli kosteusteknisesti toimivampi, koska tuulensuojan takana vesihöyryn kondenssia ei havaittu, taulukko 2. Toisaalta pitää huomioida,

6 että paremmasta tiivistysmahdollisuudesta ja tuulensuojan pienemmästä ilmaläpäisevyydestä johtuen vuotoilmamäärä rakenteen läpi oli pienempi. Rakenteen kosteusteknistä toimivuutta isommilla vuotoilmamäärillä tarkasteltiin laskelmien avulla. Taulukko 2 Testien olosuhteet ja havaittu kondenssi 20 mm:n paksuisen Tyvek-pintaisen mineraalivillatuulensuojan sisäpinnassa Testi T out, T in,, P, R, Havaittu kondenssi tuulensuojan takana C C g/m 3 Pa l/(s Puurunkoinen seinä Puurunkoinen seinä ,05 Ei Ei ,05 Ei Ei ,05 Ei Ei ,05 Ei Ei 3.2 Laskentatulokset Mittaus- ja laskentatulosten vertailu Mittaus- ja laskentatulosten vertailun tavoitteena oli selvittää laskentaohjelman toimintaa ja tarkastella, kuinka hyvin laskentatulokset vastaavat koetuloksia. Lämpötilan (vasen) ja vesihöyrypitoisuuden (oikea) mittaus- ja laskentatulosten vertailu yläpohjan liitoksessa yläpohjan tuulensuojan takana testissä 6 ovat esitetty kuvassa 5 (liitoksessa seinärakenteena puurunkoinen seinä). Kuva 5 Lämpötilan (vasen) ja vesihöyrypitoisuuden (oikea) mittaus- ja laskentatulosten vertailu puurunkoisen seinän ja yläpohjan liitoksessa yläpohjan tuulensuojan takana testissä Kosteustekninen toimivuus stationääritilassa Sisäilman kosteuslisän, vuotoilmamäärän ja tuulensuojamateriaalin vaikutusta seinän ja yläpohjan liitoksen kosteustekniseen toimintaan tutkittiin ensin pysyvillä ilmasto-olosuhteilla. Kuvassa 6 on esitetty suhteellinen kosteus puukuitutuulensuojalevyn (vasen) ja mineraalivillatuulensuojalevyn (oikea) takana eri vuotoilmamäärillä ja kosteuskuormilla stationääritilassa kahden kuukauden kuluttua (2 viikkoa ilman ilmanvuotoa + 1,5 kuukautta ilmavuotolla) laskelmien alkuhetkestä, kun ulkolämpötila oli -10 ºC. Pieni lämmin vuotoilma voi laskea suhteellista kosteutta tuulensuojan takana lämpötilan noususta johtuen, jos tuulensuoja on vesihöyryä läpäisevä ja kosteuskuorma hyvin pieni. Kosteuskuorman

7 ollessa korkeampi, esimerkiksi 4 g/m 3, nostaa kostean ilman ulosvuoto nopeasti suhteellista kosteutta tuulensuojan takana ja johtaa kondenssiin. Tuulensuojamateriaalilla on selvä vaikutus puurunkoisen rakenteen kosteustekniseen toimintaan. Ilman ulosvirtauksen suhteen Tyvekpintainen mineraalivillatuulensuoja on sietokykyisempi puukuitutuulensuojalevyyn verrattuna. Kuva 6 Laskettu suhteellinen kosteus tuulensuojalevyn takana (vasen puukuitulevy, oikea mineraalivillalevy) eri vuotoilmamäärillä ja eri kosteuskuormilla -10 ºC ulkolämpötilassa Vaihtelevan kosteuskuorman vaikutus Vaihtelevan kosteuslisän vaikutusta seinä- ja kattoliitoksen kosteustekniseen toimintaan tarkasteltiin kahdessa tapauksessa: keskimääräinen kosteuslisä, ν, +2 g/m 3, mikä vastaa keskimääräistä kosteuskuormaa puurunkoisissa pientaloissa: pysyvä ν = +2 g/m 3 vastaan muuttuva ν: 12 tuntia ν = 0 g/m 3 ja 12 tuntia ν = + 4 g/m 3 ; keskimääräinen kosteuslisä, ν, +4 g/m 3, mikä vastaa kosteuskuormaan mitoitustasoon puurunkoisissa pientaloissa: pysyvä ν = +4 g/m 3 vastaan muuttuva ν: 12 tuntia ν= +2 g/m 3 ja 12 tuntia ν = +6 g/m 3 ; Laskentatulosten mukaan sama vuorokauden keskimääräinen kosteuslisä johtaa tuulensuojan takana samaan kosteuteen, eli tulokset eivät ole riippuvaisia kosteuskuormien vuorokausivaihtelusta. Siitä syystä kosteusteknisiä laskelmia voidaan tehdä pysyvällä kosteuslisällä. Toinen tulos, mitä kuvasta 7 nähdään on se, että rakenne ei kuivu matalilla kosteuskuormilla, jos korkea kosteuskuorma tulee sen jälkeen. Kuva 7 Vaihtelevan kosteuskuorman vaikutus rakenteen kosteuskäyttäytymiselle

8 3.2.4 Ulkoseinä- ja yläpohjaliitoksen kosteustekninen toiminta todellisissa ilmasto-oloissa. Mineraalivillatuulensuojalla varustetun ulkoseinän ja yläpohjan liitoksen laskennallisessa tarkastelussa ulkoilmastona käytettiin kosteusteknistä testivuotta [15], sisäilman kosteuslisän ja sisälämpötilan ulkolämpötilariippuvuutta ( ν t<5ºc = 4 g/m 3 ) [11]. Myös paine-ero rakenteen yli oli ulkolämpötilariippuvainen. Paine-ero laskettiin sisä- ja ulkolämpötilaeroista neutraaliakselilta 2,75 m:n korkeudella olevasta pisteestä (tuulen ja ilmanvaihdon vaikutusta ei otettu huomioon). Ensimmäisessä laskelmassa ilmavuoto rakenteessa asetettiin sellaiseksi, että pysyvissä olosuhteissa kondenssia ei syntynyt. Sitä tapausta vastasi vuotoilmamäärä 0,14 l/(s m) paine-eron ollessaan +3,7 Pa (sisä-/ulkolämpötilaero 31 K, korkeus neutraaliakselista 2,75 m) ja ulkolämpötila ollessaan -10 C. Tämä vuotoilmamäärä muuttui paine-eron muuttuessa. Tällainen ilman ulosvirtaus (0,14 l/(s m) paine-erolla +3,7 Pa), joka pysyvissä olosuhteissa ei synnyttänyt kondenssia, aiheutti muuttuvissa olosuhteissa kondenssia tuulensuojan taakse. Tällöin kondenssi oli maksimissään 2,6 kg/m 2 (kuva 8 vasen). Kondenssijakson pituus oli 1,5 kuukautta, mikä vastasi laskentajakson pituutta pysyvissä olosuhteissa. Myös keskimääräinen ulkolämpötila sillä ajanjaksolla oli lähes -10 C. Eli molempien laskelmien keskimääräiset olosuhteet olivat samanlaiset. Kondensoituminen alkoi lämpötilan laskiessa alle -20 C ja rakenne kuivui lämpötilan noustessa yli 0 C. Kuva 8 Tuulensuojan sisäpinnalle kondensoitunut vesimäärä ilman ulosvirtauksien 0,14 l/(s m) ja 0,097 l/(s m) (paine-erolla +3.7 Pa) tapauksissa (vasen). Oikeanpuoleisessa kuvassa on esitetty suhteellinen kosteus mineraalivillatuulensuojan takana ja kertynyt kondenssi muuttuvissa olosuhteissa. Pienemmällä vuotoilmamäärällä (0,097 l/(s m) paine-erolla +3,7 Pa) pysyvissä olosuhteissa (- 10 C, 4 g/m 3 ) suhteellinen kosteus tuulensuojan takana oli 86 % RH. Muuttuvissa olosuhteissa sama vuotoilmamäärä aiheutti kondenssin tuulensuojan taakse. Kondenssin määrä oli maksimissään 0,5 kg/m 2. Maksimi kondenssin määrä 0,5 kg/m 2 on hyväksytty taso DIN [16] standardin mukaan. Jotta tuulensuojan takana kondenssin saisi täysin vältettyä muuttuvissa olosuhteissa, ilman ulosvirtaus pitää olla vielä pienempi: 0,05 l/(s m) paine-erolla +3,7 Pa (kuva 8 oikea). 3.3 Pohdinta Tutkimustulokset osoittavat rakenteiden ilmapitävyyden tärkeyttä. Ilman ulosvirtaus voi helposti synnyttää kondenssia tuulensuojan sisäpinnassa. Isompi kosteuskuorma, sisäinen ylipaine ja matalampi ulkolämpötila nostavat kondenssin määrä. Tulo-poistoilmavaihdon tapauksessa tavanomaiset tulo-poistoilmamäärien erot ovat pienet, jolloin paineolosuhteiden hallitseminen ilmanvaihdolla on vaikeaa talon ilmanpitävyyden ollessa keskimääräinen tai hatara (n 50 > 4 1/h).

9 Siksi ainoastaan hyvällä ilmanpitävyydellä ja oikeilla materiaalivalinnoilla on mahdollisuus vaikuttaa rakenteen kosteustekniseen toimivuuteen. Vaikka stationääritilalaskelmat eivät osoittaneet ongelmia kosteusteknisen toimivuuden kanssa, todellisuudessa rakenteessa voi esiintyä paljon kondenssia, kuten tämän tutkimuksen dynaamiset laskelmat osoittivat. Tarkastetussa tapauksessa, jossa suhteellinen kosteus tuulensuojan takana oli 86 % RH:ta, mahdollisti kondenssimäärän olla alle 0,5 kg/m 2. Jotta kondenssia saisi vältettyä, suhteellisen kosteuden pitäisi stationääritilalaskelmien mukaan olla 81 % RH, kun ulkolämpötila on 10 C. Tällöin vuotoilmamäärät ovat 50 Pa:n tapauksessa 0,33 l/(s m) ja 0,63 l/(s m) tai 10 Pa:n tapauksessa 0,1 l/(s m) ja 0,2 l/(s m), jos vuotoyhtälössä eksponentti n=0,73. Nämä vuotoilmamäärät eivät ole liian suuria, jos käytetyllä tuulensuojalevyllä on suuri vesihöyryläpäisevyys ja lämmönvastus. Muissa tapauksissa sallitun vuotoilmamäärän tulee olla pienempi, jos sitä voidaan sallia lainkaan. Huolellisella työsuorituksella vuotoilmamäärä 0,1 l/(s m) paine-erolla +10 Pa on helposti saavutettava [17-19]. Tämän tutkimuksen laboratoriomittaukset ja laskennalliset tarkastelut osoittivat, että tuulensuojan suurella vesihöyryläpäisevyydellä ja lämmönvastuksella on suuri vaikutus ulkovaipan kosteustekniseen toimivuuteen. Koska Tyvek-pintaisen mineraalivillatuulenuojalevyn liitoksia on parempi teippauksen avulla tiivistä, tuulensuojan avulla pystyy vaikuttamaan myös rakenteen ilmaläpäisevyyteen. 4. Yhteenveto Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin ulkoseinän ja yläpohjan kosteusteknistä toimivuutta kosteuskonvention kannalta laboratoriokokeilla täydessä mittakaavassa ja kaksiulotteisella laskennalla CHAMPS-BES ohjelmalla. Laboratoriomittaukset ja laskennallinen tarkastelu osoittivat ulkovaipan kosteusteknisen toimivuuden herkkyyttä kosteuskonvektion kannalta: vuotoilmamäärä, kosteuskuorma ja ulkolämpötila vaikuttavat olennaisesti keräytyneen kondenssin määrään. Rakennuksissa, joissa tulo-poistoilmanvaihdon avulla ei pystytä paineolosuhteita hallitsemaan, on rakenteen kosteusteknisen toimivuuden takaamiseksi olennaista rakenteen hyvä ilmapitävyys ja materiaalien oikea valinta. Tuulensuojan suuri vesihöyryläpäisevyys, ilmapitävyys ja lämmönvastus parantavat ulkovaipan kosteusteknistä toimivuutta kosteuskonvektion kannalta. Kaksikerroksisen pientalon puurakenteisen ulkovaipan ilmapitävyyden kriteerinä voidaan pitää kosteuskonvektion kannalta 10 Pa:n mitoituspaine-erolla 0,1 l/(sm) (kondenssia ei sallita) tai 0,2 l/(sm) (kondenssi <0,5 kg/m 2 ), jos tuulensuojalla on hyvä vesihöyryläpäisevyys ja lämmönvastus. Huolellisella työsuorituksella nämä vuotoilmamäärät ovat kohtuullisen helposti saavutettavissa. Sisäisten kosteuskuormien vuorokausivaihtelu ei vaikuta ulkovaipan ulkokerroksisen kosteuspitoisuuteen: pysyvällä kosteuslisällä laskentatulokset eivät eroa vaihtelevalla kosteuslisällä lasketuista tuloksista. Samalla keskimääräisten ulko-olosuhteiden (stationääritilalaskenta) käytöllä toimivuuskriteerin pitää olla paljon tiukempi, kuin dynaamisella laskennalla käytettävän kriteerin. Vuotoilmamäärä, mikä keskimääräisillä ulko-olosuhteilla ei synnyttänyt kondenssia, aiheutti kondenssin (2,6 kg/m 2 ), kun laskenta tehtiin dynaamisella tuntitarkastelulla. Näin pysyvän kosteuslisän käyttö ei johda epätarkkuuksiin, mutta kosteusteknisessä tarkastelussa on suositeltavaa käyttää dynaamista laskentaa ja tunnin välein olevia säätietoja.

10 5. Kiitokset Tutkimuksen on rahoittanut Suomen Akatemia (grant ) Interaction of building envelope and ventilation system in controlling of contaminants and moisture convection in building envelope. Lähdeluettelo [1] Vinha, J Hygrothermal Performance of Timber-Framed External Walls in Finnish Clima-tic Conditions: A Method for Determining the Sufficient Water Vapour Resistance of the Interior Lining of a Wall Assembly, Doctoral thesis, Tampere University of Technology. [2] Kalamees, T., Kurnitski, J., Jokisalo, J., Eskola, L., Jokiranta, K., Vinha, J Air pressure conditions in Finnish residences. Proceedings of Clima 2007 WellBeing Indoors Helsinki, Finland. [3] Vinha, J., Korpi, M., Kalamees, T., Jokisalo, J., Eskola, L., Palonen, J., Kurnitski, J., Salminen, K., Aho, H. ja Salminen, M Asuinrakennusten ilmanpitävyys, sisäilmasto ja energiatalous. Tutkimusraportti 140. Tampereen teknillinen yliopisto, Rakennustekniikan laitos. [4] Ojanen,T. and Kumaran, K Effect of Exfiltration on the Hygrothermal Behaviour of a Residential Wall Assembly. Journal of Thermal Insulation and Building Environments; 19(3): [5] Hagentoft, C.-E., Harderup, E Moisture Conditions in a North Facing Wall with Cellulose Loose Fill Insulation: Constructions with and without Vapor Retarder and Air Leakage. Journal of Thermal Envelope and Building Science; 19(3): [6] Janssens, A., Hens, H Interstitial condensation due to air leakage: a sensitivity analysis. Journal of Thermal Envelope and Building Science; 27(1): [7] Rantamäki, J., Kääriäinen, H., Tulla, K., Viitanen, H., Kalliokoski, P., Keskikuru, T., Kokotti H., Pasanen, A-L Rakennusten ja rakennusmateriaalien homeet. VTT Tiedotteita: VTT Rakennustekniikka, Espoo. 40 s. + liit. 6 s. [8] Airaksinen, M., Pasanen, P., Kurnitski, J., Seppänen, O Microbial contamination of indoor air due to leakages from crawl space: a field study. Indoor Air; 14(1): [9] Mattson, J., Carlson, O.E. and Engh, I.B Negative influence on IAQ by air movement from mould contaminated constructions into buildings, Indoor Air 2002, Vol. 1, Monterey, CA, USA, [10] Kalamees, T.; Korpi, M.; Eskola, L.; Kurnitski, J.; Vinha, J Kylmäsiltojen ja ilmavuotokohtien jakauma suomalaisissa pientaloissa ja kerrostaloasunnoissa. Rakennusfysiikka 2007: Tampere, Finland, , [11] Kalamees, T., Vinha,J., Kurnitski, J Indoor Humidity Loads and Moisture Production in Lightweight Timber-frame Detached Houses. Journal of Building Physics, 29(3), [12] Kumaran, K.; Sanders, C Final report of the IEA Annex 41 Whole Building Heat Air and Moisture response - Subtask 3: Boundary Conditions and Whole Building HAM Analysis. IEA Exco ECBCS. [13] Grunewald, J., Nicolai, A CHAMPS-BES Program for Coupled Heat, Air Moisture and Pollutant Simulation in Building Envelope Systems, version 1, User manual. [14] Vinha, J., Valovirta, I., Korpi, M., Mikkilä, A., Käkelä, P. (2005). Rakennusmateriaalien rakennusfysikaaliset ominaisuudet lämpötilan ja suhteellisen kosteuden funktiona.

11 Tutkimusraportti 129. Tampere, Tampereen teknillinen yliopisto, Talonrakennustekniikan laboratorio. [15] Kalamees, Targo; Vinha, Juha (2004). Estonian climate analysis for selecting moisture reference years for hygrothermal calculations. Journal for Thermal Envelope & Building Science, 27(3), [16] DIN 4108 Teil 3. "Wärmeschutz im Hochbau; Klimabendingter Feuchteschults; Anforderungen und Hinweise für Planung und Ausführung". Deutsches Institut für Normung, [17] Sandberg, P-I., Sikander, E Lufttäthetsfrågorna i byggprocessen Kunskapsinventering, aboratoriemätningar och simuleringar för att kartlägga behov av tekniska lösningar och utbildning.. SP Energiteknik, SP Swedish National Testing and Research Institute, SP Rapport 2004:22. Borås. [18] Sandberg, P-I., Sikander, E Lufttäthetsfrågorna i byggprocessen - Etapp B. Tekniska konsekvenser och lönsamhetskalkyler. SP Energiteknik, SP Swedish National Testing and Research Institute, SP Report 2007:23. Borås. [19] Basset, M Air flow resistance in timber frame walls. Air Infiltration and Ventilation Centre, Moisture workshop, Building Research Association of New Zealand.