Rak-C3004 Rakentamisen tekniikat. Rakennusfysiikka Sander Toomla

Transkriptio

1 Rak-C3004 Rakentamisen tekniikat Rakennusfysiikka Sander Toomla

2 Rakennusfysiikan aiheet Toiminnalliset vaatimukset. Lämmöneristystekniikka. Rakenteiden ilmatiiveys. Rakenteiden veden ja kosteudeneristystekniikat. Routasuojaus Mitä ei kuulu tähän luento-osuuteen Palotekniikka Akustiikka

3 VIIKON 4 HARJOITUSTEHTÄVÄT (päivitetty): 6. ERISTÄVIEN RAKENTEIDEN MITOITUS : Työryhmät mitoittavat alustavasti perustuksien routaeristykset sekä alapohjan, yläpohjan ja ulkoseinien eristävät rakenteet mittasuositusten ja alustavien laskelmien perusteella. Rakennuksen valitaan ikkunat ja ovet. Työryhmät laativat rakennuksen rakennetyypeistä piirustukset. Kaikilla vaipan osilla on oltava määritettynä sen U-arvo. Rakennuksen rakenteellinen paloturvallisuus tarkistetaan. Alustavat eristävien rakenteiden mitoituslaskelmat ja rakennetyypit tulostetaan PDF-tiedostoksi ja tallennetaan kurssisivuille mennessä.

4 Olosuhteiden hallinta Lämpö Tu = C RH = % Sade, Aurinko, Tuuli Ts = 21 C RHs = % Jopa 100 % märkätiloissa Kosteus

5 Olosuhteista rakennuksen eri osissa :

6 Lämmön siirtymisen teoriasta : 1. Johtumalla : Fourierin laki. 2. Säteilemällä : Stefan-Boltzmanin laki. 3. Konvektiolla : Reynoldsin, Prandtlin, Nusseltin ja Grashofin luvut. Lisäksi lämpöteknisessä analyysissä on otettava huomioon : Lämpölähteet ja -nielut; lämpöä vapautuu veden kondensoituessa ja sitoutuu veden haihtuessa, kosteuden liikkeisiin liittyy aina lämpöenergiaa. Rakennusaineen lämpökapasiteetti ja kosteuskapasiteetti. Erilaiset pintavastukset, pintojen fysiikka.

7

8 Miten estetään lämmön liikkeet? Lämpöeristys kuinka paljon? Rakennukselle asetettu energiatehokkuusmääräykset SRMK D3 (2012) E-luku on energiamuotojen kertoimilla painotettu rakennuksen vuotuinen ostoenergiankulutus rakennustyypin standardikäytöllä lämmitettyä nettoalaa kohden. E- luku saadaan laskemalla yhteen ostoenergian ja energiamuotojen kertoimien tulot energiamuodoittain. Ottaa huomioon kaiken tarvittavan energian; Johtuminen, IV, LKV jne. Plus lämpökuormat. Ei perehdytä tässä työssä kaikkeen. Rakenteiden läpi johtuva energia U-arvo maksimi D3 (2012) (vertailuarvo=maksimi) [W/m2K]

9 Matalaenergiatalot : D3 (2012)

10 Lämmöneristämisen ongelma Kun lämmöneristeen määrää lisätään, niin lisähyödyt koko ajan vähenevät Toimivatko paksut lämmöneristeet oletusten mukaan. Kuivavatko rakenteet, kertyykö niihin kosteutta.

11 Lämmöneristeillä voidaan : Estää lämmönhukka, Estää ylikuumenemista, Suojautua korkeilta lämpötiloilta tulipalotilanteessa, Estää rakenteiden lämpöliikkeitä ja Lämmöneristeet toimivat usein myös osana ääneneristystä. Lämmöneristeitä on käytetty vaimentavina pintoina huonetiloissa. Lämmöneriste voi toimia myös joustavana tiivisteenä.

12 Pintavastuksista : SRMK C4 (2003) 5.1. Pintavastuksien suuruudet ovat seurausta säteilystä ja konvektiosta pinnoilla : Sisäpintojen ja ulkopintojen lämpövastukset ovat erilaiset ja ulkopintojen lämpövastus vaihtelee hyvin paljon säätilan mukaan. Avaruuden vastasäteilyn takia pintavastus voi olla talvella jopa negatiivinen.

13 Sisäpuolinen ja ulkopuolinen pintavastus Sisäpuolinen pintavastus R si (m 2 K / W) Ulkopuolinen pintavastus R se (m 2 K / W)

14 Ilmarakojen toiminta : Ilmarakoja tarvitaan tuulettamaan ja salaojittamaan rakennusosia. Ilmaraoilla voidaan lisätä myös rakennusosan lämpövastusta: Ilmaraoissa lämpö siirtyy konvektiolla ja säteilyllä. Tuuletetut ja tuulettamattomat ilmaraot: Eivät kuitenkaan saa olla täysin tiiviitä. Vaikuttaa paloturvallisuuteen. Esim. saunojen seinien ilmaraot pintaverhouksen takana.

15 Kylmäsiltojen vaikutus rakenteisiin : Kylmäsilloilla tarkoitetaan rakenteissa sellaista kohtaa, jonka lämmönjohtavuus on huomattavasti suurempi kuin ympäröivän rakenteen Ulokeparvekkeet. Ikkunoiden ja ovien karmit. Tiiliseinän ja betonielementin ulkokuoren siteet. Puurangat. Naulat, pultit, ruuvit. Aiheuttaa lämmönhukkaa, kondensaatiota, likaantumista, värin muutoksia, homehtumista, hidasta lahoamista. Homogeenisuus, tasalaatuisuus, vakio kosteus Pyritään välttämään tässä työssä. Ei lasketa, mutta huomioidaan suunnittelussa

16 Lämmöneristyksen laskenta Laskelma suoritetaan kerroksittain jokaisen kerroksen R-arvo lasketaan erikseen C4 mukaisesti Rakennekerroksen R-arvo saadaan jakamalla rakenneosan paksuus d materiaalin lämmönjohtavuudella Saadut R-arvot lasketaan yhteen, jolloin saadaan arvo R T Vain tuuletustilan sisäpuoliset rakenteet otetaan huomioon Rakenteen pinnassa oleva seisova ilmakerros toimii yhtenä rakenneosana R T :hen tulee siis ottaa mukaan ulko- ja sisäpuolinen seisovan ilmakerroksen lämmönvastus eli R se + R si Huom. SRMK C jos rakenteessa on hyvin tuulettuva ilmakerros U-arvo on yhteenlasketun R-arvon (R T ) käänteisluku U-arvoa verrataan viranomaisen antamaan maksimiarvoon (vertailuarvoon)

17 -arvoista n, declared, design? Mistä -arvot haetaan? Kaikki paitsi lämmöneristeet Materiaalivalmistajat/viralliset tuotekortit RIL 255 EN ISO SRMK C4 (2003) Lämmöneristeet Valmistajan ilmoittamat tiedot

18 Epätasa-aineinen rakennekerros Esim puurinko ja sen välissä villat Esim. 600mm välein runkotolppa (50 mm) f a puuosalle 50/600 f b villalle 550/600 R arvot eri kerroksille d/ Sijoitus kaavaan Profit???

19 Esimerkki lämmönjohtavuuksien laskemisesta :

20 Rakenteiden läpikulkevien rakojen vaikutus lämmöneristävyyteen : Rakenteen läpi ei saa päästä ilmavirtauksia: Lämmöneristävyys on tällöin nolla. Aiheuttaa sisätiloihin vetoa, viihtyisyys katoaa. Kuljettaa aina mukanaan kosteutta. Lämmöneristeen pitää aina olla tiiviisti vasten lämmintä pintaa: Eristeen pitää puristua kimmoisasti rakenteita vasten. Erityisesti talotekniikan vaatimat jälkiasennukset ovat vaarallisia rakenteiden tiiveyden kannalta.

21 Pientalon tyypillisiä ilmavuotokohtia :

22 Ilmatiiveys Hallitsematon ilmanvaihto on tehoton ja riskialtis Halutaan saavuttaa tiivis rakenne, jossa ilma vaihtuu hallitusti ilmanvaihtokoneen kautta parempi hallittavuus ilmamäärissä ja säästöä lämmön talteenotolla Rakennus ei ole koskaan täysin tiivis Miten tiiveyttä kuvataan? SRMK D5 (2012) 3.3. q50 Huom 50 Pa paine-erolla. Todellisuus +-10 Pa maissa.

23 SRMK C2 (1998) Olennainen vaatimus Rakennus on suunniteltava ja rakennettava siten, ettei siitä aiheudu sen käyttäjille tai naapureille hygienia- tai terveysriskiä kosteuden kertymisestä rakennuksen osiin tai sisäpinnoille. Rakennuksen näiden ominaisuuksien tulee normaalilla kunnossapidolla säilyä koko taloudellisesti kohtuullisen käyttöiän ajan.

24 Vesihöyryn kyllästyspaine ja vesihöyrypitoisuus lämpötilan funktiona : Vettä on äärimmäisen vähän. Osapaine putoaa suhteessa hieman enemmän Vettä on tilavuudesta 2 cl / m 3 Vettä on jo 2.5 kertainen määrä Paine kasvaa suhteessa enemmän

25

26 Kosteuslähteet Sisäilma yleensä selvästi ulkoilmaa kosteampaa. Sisäilman kosteuslisänä 5 g/m3. Mistä kosteus on peräisin? Peseytyminen Pyykin kuivaus Tiskaus Ihmiset ja eläimet Mitä sitten? lämmin ja kostea ilma ei saa kulkea rakenteisiin ja kastella niitä kosteudenhallinta Lievästi alipaineiset tilat Vedeneristys märkätiloissa Höyrynsulku useissa rakenteissa tiivistymisen estämiseksi Yksityiskohdat erittäin tärkeitä!

27 Vedeneristys Nyrkkisääntönä rakenteissa höyrynsulku Ilman höyrynsulkua kosteus saattaa tiivistyä rakenteisiin laskennallisesti tai jopa mittaamalla Märkätiloissa vedeneristys yleensä levitettävä massa tarkistus Laatat eivät ole vedeneristys, saumat päästävät vettä läpi vaikka kivi on tiivis Yksityiskohdat! Jääkaappien ja astianpesukoneiden alla kaukalot vuotojen havaitsemiseksi vesi ei valu saumoista rakenteisiin

28 Routaeristys Suomessa kylmä ilmasto maa jäätyy jotkut maalajit routivat routiminen aiheuttaa hallitsemattomia muodonmuutoksia maassa voimat suuria perustusten siirtymine, vaurioituminen koko rakennuksen vahingoittuminen Estetään routiminen eristämällä tai perustamalla routimisrajan alapuolelle Käytetään hyväksi rakennuksesta ja maasta tulevaa lämpöä Estetään kylmän pääsy maahan RIL 261 (2013) Talonrakennuksen routasuojausohjeet (2007)

29 Roudan haittavaikutukset Veden tilavuus kasvaa n. 10 % jäätymisessä /TRRSO/

30 Routasuojauksen periaate Routaantuneen maan tarttuminen perustuksiin estetään KYLMÄ LÄMMIN /TRSSO/

31 Yksinkertaistukset tässä työssä Ei tehdä koko routasuojausmitoitusta, sillä se on liian työläs Jos joku haluaa tehdä koko mitoituksen ohjeiden mukaisesti, siitä saa lisäpisteitä Routasuojaukseksi valitaan 100mm paksu solumuovieriste, jotta ollaan varmasti turvallisilla vesillä. Eristeen leveys ja nurkkien suunnittelu Karkeat suunnitelmat routasuojauksesta

32

33 Valitse routaeristeen leveys tästä taulukosta: Käytä maan R arvona viereisen taulukon reuna-alueen arvoja. m m = R maa Rakennuksen nurkkien kohdalla eristeen R-arvo on TUPLATTAVA matkalta Lc nurkista. Valitse Lc alta.

34 Palautus mennessä Palautuksen rakenne 1: Rakennepiirustukset US, AP, YP 2: Laskelmat rakenteiden U-arvoista selkeästi esitettynä. Mieluiten Excelillä tehty. Selkeästi merkattu käytetyt -arvot. (U-arvolaskurin vastaus ei riitä.) 3: Ikkunoiden ja ovien esittely, (kuvat), U-arvot 4: Rakennuksen alustavat routasuojaussuunnitelmat 5: Rakennuksen paloturvallisuuden tarkistus Yksi tiedosto (esim. yhdistetty PDF) Luettava, selkeä, johdonmukainen Ryhmä palauttaa vain yhden raportin Palautukseen selkeästi nimet sekä tiedoston nimeen että raportin alkuun