suunnittelussa ja mitoituksessa on muistettava lämpötilavaihteluista aiheutuvat rakennustarvikkeiden erilaiset lämpöliikkeet.

Transkriptio

1 kesäkuu 1990 korvaa RT (8) ILMASTO, LÄMPÖTILA ilmasto, lämpötila, astepäiväluku, routa klimat, temperatur, graddagstal, tjäle climate, temperature, degree day, soil frost Tässä RT-ohjekortissa esitetään perustietoja ilman ja maan lämpöoloista sekä taulukoita, karttoja ja diagrammeja lämpötilan ajallisista ja paikallisista vaihteluista Suomessa. Tämä RT-ohjekortti on laadittu yhteistyössä Ilmatieteen laitoksen kanssa. Kartat ja diagrammit on toimitettu Maanmittaushallituksen ja Suomen Maantieteellisen Seuran julkaisemasta Suomen Kartaston vihkosta 131 Ilmasto. SISÄLLYSLUETTELO 1 YLEISTÄ 2 LÄMPÖTILOJEN KUVAUSTAPOJA 2.1 Keskilämpötilat 2.2 Lämpötilan ääriarvot 3 LÄMPÖTILAPÄIVÄT 4 LÄMPÖTILAN VAIHTELU 5 TERMISET VUODENAJAT 6 ASTEPÄIVÄLUKU 7 MAAN LÄMPÖTILA KIRJALLISUUTTA 1 YLEISTÄ Suomessa ilman lämpötilavaihtelut eri vuodenaikoina ovat erittäin selväpiirteisiä mutta epäsäännöllisiä. Lämpötila riippuu ensi sijassa auringon säteilystä, mutta myös monet paikalliset tekijät, kuten maanpinnan peitteen laatu, esimerkiksi lumi, ruoho tai hiekka, maaston muodot ja vesistöt vaikuttavat alueen lämpötilaan. Kylmät ja lämpimät ilmavirtaukset aiheuttavat lisäksi lämpötilaan satunnaisia muutoksia, jotka varsinkin talvella saattavat olla suuria. Lämpöolot vaikuttavat myös rakentamiseen. Asuin-, liike- ja julkiset rakennukset on lämmöneristettävä. Rakennusten perustusten routasuojaustarpeen määrää mm. alueen suurin havaittu pakkasmäärä. Rakenteiden suunnittelussa ja mitoituksessa on muistettava lämpötilavaihteluista aiheutuvat rakennustarvikkeiden erilaiset lämpöliikkeet. Rakentamisen aikataulua suunniteltaessa otetaan huomioon myös vuodenajan lämpötilan aiheuttamat vaikutukset työn suoritukseen. Ilmatieteen laitoksen havaintoasemilla lämpömittarit on sijoitettu mittarikojuun noin kahden metrin korkeudelle maan pinnasta. Näin esimerkiksi auringon säteily, sade ja aivan maan pinnan läheiset pienilmastolliset tekijät vaikuttavat mahdollisimman vähän mittaustuloksiin. Tämän RT-ohjekortin tekstissä ja kartoissa ilmoitetaan lämpötilat Celsius-asteina ( C). Virallisessa Sl-mittayksikköjärjestelmässä kelvin (K) on lämpötilan perusyksikkö. Lisäämällä Celsius-asteisiin luku 273,15 saadaan lämpötila kelvineinä. Tavallisessa käytössä celsius-aste on yleinen, mutta lämpötilaeroja tai lämpötilamuutosta ilmaistaessa yksikkönä käytetään myös kelviniä. Lämpötilaa ja muita säätekijöitä koskevia ennusteita sekä ilmastotilastoja on mahdollista saada myös puhelimitse Ilmatieteen laitokselta Helsingistä tai sen aluetoimistoilta. Erityissääpalvelun muotoja ovat esimerkiksi rakentajille tarkoitettu rakennussääpalvelu sekä teiden käyttäjille ja kunnossapitäjille tarkoitettu tiesääpalvelu.

2 2 2 LÄMPÖTILOJEN KUVAUSTAPOJA 2.1 Keskilämpötilat Lämpöolojen tärkeimpinä kuvaajina pidetään keskilämpötiloja. Yksittäisten jaksojen keskilämpötiloista lasketaan vertailukauden keskiarvoja. Vertailukauden on oltava tarpeeksi pitkä, jotta siihen sisältyvien satunnaisten vaihteluiden vaikutus olisi mahdollisimman pieni. Tavallisimmin vertailukautena pidetään kansainvälistä, 30 vuotta käsittävää normaalikautta (v , ). Synoptisilla asemilla vuorokausikeskilämpötila lasketaan kahdeksan havainnon keskiarvona. Havainnot tehdään kahden tunnin välein. Ilmastoasemilla havainnot tehdään kolme kertaa vuorokaudessa (klo 08, 14 ja 20). Tällöin vuorokauden minimilämpötilaa käytetään lisäksi keskilämpötilan laskemiseen (Kolkin keskiarvokaavat). Vuorokausikeskilämpötilan perusteella määritetään termiset vuodenajat. Niitä on käsitelty kohdassa 5. Kuukausikeskilämpötila on kuukauden eri vuorokausien keskilämpötilojen keskiarvo. Kuvissa on esitetty kuukausikeskilämpötilojen keskiarvot v Kuvassa 1 on esitetty vuosikeskilämpötilojen keskiarvo v ja taulukossa 1 on esitetty kolmen peräkkäisen vertailukauden keskilämpötilat. 2.2 Lämpötilan ääriarvot Vuorokauden minimi- ja maksimilämpötilat mitataan erityisillä ääriarvolämpömittareilla, joilla saadaan todelliset minimi- ja maksimilämpötilat riippumatta siitä, mihin vuorokauden aikaan ne sattuvat. Talvella vuorokauden kylmin hetki on tavallisesti vähän ennen auringonnousua ja kesällä vähän sen jälkeen. Lämpimin hetki taas sattuu yleensä iltapäivään tuntia keskipäivän jälkeen. Kuukauden keskimääräinen minimi- ja maksimilämpötila on kuukauden kaikkien vuorokausien ylimmän tai alimman lämpötilan keskiarvo. Kuukauden absoluuttisella minimi- ja maksimilämpötilalla tarkoitetaan kuukauden alinta ja ylintä mitattua lämpötilaa (taulukko 2). Vertailukauden yksittäisten kuukausien absoluuttisista ääriärvolämpotiloista voidaan poimia koko kauden kuukausittaiset absoluuttiset ääriarvolämpötilat. Ne edustavat lämpötilarajoja, jotka ylitetään erittäin harvoin (kuvat 14 ja 15). 3 LÄMPÖTILAPÄIVÄT Lämpötilan ääriarvomittausten avulla saadaan määritetyksi lämpötilapäivät. Tärkeimpiä näistä ovat hellepäivät, pakkaspäivät, jääpäivät, kovan pakkasen päivät sekä hallapäivät. Kuvissa 16 ja 17 on esitetty eräiden lämpötilapäivien keskimääräisiä lukumääriä vuodessa. Hellepäiväksi luetaan päivät, joiden maksimilämpötila on korkeampi kuin 25 C. Ne jakautuvat yleensä eri jaksoon toukokuun puolivälistä aina syyskuun loppuun. Suomessa hellepäiviä on kesässä ja ne sijoittuvat enimmäkseen heinäkuulle. Pakkaspäiviksi nimitetään niitä vuorokausia, jolloin vuorokauden minimilämpötila on alle 0 C. Varsinkin alavilla mailla lämpötila laskee selkeinä öinä maanpinnalla huomattavasti alemmaksi kuin mittarikojussa, jossa mittari on kahden metrin korkeudella maanpinnasta. Tästä syystä saattaa lämpötila maanpinnalla olla alle 0 C useampana päivänä kuin mitä pakkaspäivätilasto kertoo. Jääpäiviksi sanotaan päiviä, jolloin maksimilämpötila on koko vuorokauden ajan 0 C alapuolella. Kovan pakkasen päiviä, jolloin vuorokauden minimilämpötila on pienempi kuin -10 C, on Etelä-Suomessa keskimäärin 20 ja Pohjois-Suomessa 130 talvessa. Hallapäiviksi määritellään ne kesäkauden päivät, jolloin minimilämpötila maanpinnalla laskee alle 0 C. Vuodenajat on määritelty kohdassa 5. 4 LÄMPÖTILAN VAIHTELU Vuorokauden maksimi- ja minimilämpötilan erotuksesta saadaan lämpötilan vuorokausivaihtelu. Lämpötilan vuorokausivaihtelu on yleensä suurimmillaan keväällä ja kesällä sekä pienimmillään alkusyksyllä. Muista säätekijöistä johtuen vuorokausivaihtelu voi olla hyvinkin epäsäännöllistä; tuulet sekoittavat erilämpöisiä ilmakerroksia ja pilvet pienentävät maahan tulevaa auringon säteilyä. Maantieteellisistä tekijöistä varsinkin meren läheisyys pienentää lämpötilan vuorokausivaihtelua. Lämpötilan vuosivaihtelua kuvataan lämpimimmän ja kylmimmän kuukauden keskilämpötilojen erotuksella. Vuosivaihtelun suuruuteen vaikuttaa selvästi meren läheisyys, sillä se on Suomessa rannikkoalueilla noin 22 C ja maan kylmimmissä osissa noin 28 C. Taulukko 1 Keskilämpötilat kolmena peräkkäisenä vertailukautena Helsingin Kaisaniemessä ja Sodankylässä. Kuva 1. Vuoden keskilämpötila,

3 3 Kuva 2. Tammikuun keskilämpötila. Kuva 4. Maaliskuun keskilämpötila. Uudelleen taitettu 2001 Mavis Oy/Rakennustieto Oy Rakennustietosäätiö 1990 Kuva 3. Helmikuun keskilämpötila. Kuva 5. Huhtikuun keskilämpötila.

4 4 Kuva 6. Toukokuun keskilämpötila. Kuva 7. Kesäkuun keskilämpötila. Kuva 8. Heinäkuun keskilämpötila. Kuva 9. Elokuun keskilämpötila. Uudelleen taitettu 2001 Mavis Oy/Rakennustieto Oy Rakennustietosäätiö 1990

5 5 Kuva 10. Syyskuun keskilämpötila. Kuva 11. Lokakuun keskilämpötila. Kuva 12. Marraskuun keskilämpötila. Kuva 13. Joulukuun keskilämpötila. Uudelleen taitettu 2001 Mavis Oy/Rakennustieto Oy Rakennustietosäätiö 1990

6 6 Kuva 14. Lämpötilan keskimääräinen absoluuttinen vuosiminimi, Kuva 16. Pakkaspäiviä keskimäärin vuodessa, Uudelleen taitettu 2001 Mavis Oy/Rakennustieto Oy Rakennustietosäätiö 1990 Kuva 15. Lämpötilan keskimääräinen absoluuttinen vuosimaksimi, Kuva 17. Hellepäiviä keskimäärin vuodessa,

7 7 5 TERMISET VUODENAJAT Termiset vuodenajat määritellään vuorokauden keskilämpötilan perusteella. Talvella vuorokausikeskilämpötila on pienempi kuin 0 C ja kesällä suurempi kuin 10 C. Välivuodenajoista kevät määritellään ajaksi, jolloin vuorokausikeskilämpötila kasvaa C:een, ja syksy ajaksi, jolloin lämpötila laskee C:een. Terminen kasvukausi on se osa vuodesta, jolloin vuorokausikeskilämpötila on korkeampi kuin 5 C. Tämä astelukuraja on vakiintunut käyttöön, sillä 5 C:n keskilämpötila saavutetaan Suomessa keväällä keskimäärin samaan aikaan kun minimilämpötila ylittää 0 C eli suunnilleen yöpakkasten loppuessa. 6 ASTEPÄIVÄLUKU Rakennuksen energiankulutuksen arvioinnissa käytetään lämpöoloja kuvaavana terminä lämmitysastepäivälukua. Se lasketaan lämmityspäiville sisälämpötilan (yleensä +17 C) ja ulkoilman vuorokausikeskilämpötilan (tu) erotuksien summana Σ(17 C - tu). Lämmityspäiväksi katsotaan kuuluvaksi kuukauden kaikki ne päivät, joiden keskilämpötila tammi - kesäkuussa on pienempi kuin 10 C ja heinä - joulukuussa pienempi kuin 12 C. Lämmitysastepäiväluvut on saatavissa Ilmatieteen laitokselta, joka laskee niitä omilta havaintoasemiltaan. Lisäksi niitä julkaistaan useissa lehdissä. Taulukossa 3 on esitetty astepäivälukujen tilastoja eräillä paikkakunnilla. 7 MAAN LÄMPÖTILA Maan lämpötilaan vaikuttaa pääasiassa sen auringosta saaman säteilyn suuruus ja maakerrosten lämmönjohtokyky. Koska ilman lämmönjohtokyky on huonompi kuin veden, on esimerkiksi kuohkean tai muokatun maan lämmönjohtokyky huonompi kuin kostean maan. Paras lämmönjohtokyky on kalliolla ja huonoin kuivalla turvemaalla. Ilman lämpötilan vuorokausivaihtelu vaikuttaa kesällä maan lämpöoloihin mineraalimailla noin 50 cm:n syvyyteen ja turv la cm:n syvyyteen. Talvella maan lämpötilan vuorokausivaihtelu on hyvin pientä, sillä maata peittävä lumi on hyvä lämmöneriste. Maan lämpötilan vuotuinen vaihtelu ulottuu Suomessa metrin syvyyteen. Lämpötilan ääriarvot esiintyvät syvemmissä maakerroksissa paljon myöhemmin kuin maanpinnassa. Kun maan lämpötila laskee alle 0 C, alkaa maan huokosissa oleva vesi jäätyä eli maa alkaa routaantua. Jos maalaji on lisäksi routivaa ja jäätymisrintamassa on tai siihen voi kulkeutua vettä, maakerroksen tilavuus jäätyessään kasvaa ja maa routii. Rakenteisiin kohdistuvan roudan nostovoima on yleensä niin suuri, ettei rakenteiden aiheuttama vastapaine pysty estämään maan routimista. Jos maanvaraisille rakenteille ei sallita routimisesta aiheutuvia epätasaisia liikkeitä, jäätymisrintaman eteneminen rakennuksen perustusten alle on estettävä routasuojauksella tai perustukset on vietävä roudattomaan syvyyteen. Taulukko 2. Kuukausien absoluuttiset maksimi- ja minimilämpötilat 1900-luvulla Taulukko 3. Keskimääräiset lämmitysastepäiväluvut ( C)

8 8 KIRJALLISUUTTA Ilmastoa koskevia julkaisuja: Maanmittaushallitus ja Suomen Maantieteellinen Seura 1988: Suomen kartasto, vihko 131 Ilmasto. 5. laitos. Helsinki. Heino, Raino - Hellsten, Eino 1983: Tilastoja Suomen ilmastosta Liite Suomen meteorologiseen vuosikirjaan, nide 80, osa 1a Ilmatieteen laitos, Helsinki. Helminen, Jaakko 1988: Suomen ilmastobibliagrafia erityisesti sovellutuksia varten. Ilmatieteen laitos. Meteorologisia julkaisuja n:o 10. Helminen, Veikko A 1989: Lämmitystä varten laskettu astepäiväluku. LVI 9/1989. Kolkki, Osmo 1969: Katsaus Suomen ilmastoon. Ilmatieteen laitoksen tiedonantoja n:o 18. Kolkki, Osmo 1981: Taulukoita ja karttoja Suomen lämpöoloista kaudelta Liite Suomen meteorologiseen vuosikirjaan, nide 65, osa 1a - Toinen tarkastettu painos Määräyksiä ja ohjeita: B1 Rakenteiden varmuus ja kuormitukset. Määräykset Suomen rakentamismääräyskokoelma. Sisäasiainministeriö (RT RakMK-20497). C4 Lämmöneristys. Ohjeet. Suomen rakentamismääräyskokoelma. Sisäasiainministeriö (RT RakMK-20183). RIL : Pohjarakennusohjeet. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto ry. Jyväskylä. RIL : Lämmön- ja kosteudeneristys. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto ry. Jyväskylä. RIL : Pohjarakenteet. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto ry. Jyväskylä. Routa ja rakentaminen Suomen geoteknillinen yhdistys ry. ja Rakentajain Kustannus Oy. Mänttä. Talonrakennuksen routasuojausohjeet VTT geotekniikan laboratorio ja Rakentajain Kustannus Oy. Mänttä.