Puutuoteteollisuus Standardisointiseminaari. Miksi homeongelmat usein liitetään puuhun. Homeen kasvun olot ja mallinnus.

Transkriptio

1 Puutuoteteollisuus Standardisointiseminaari RH (%) RH (%) Home ei kasva 1 C 5 C 10 C 20 C Time (weeks) Laho ei kehity Time (months) 0 C 5 C 10 C 20 C Miksi homeongelmat usein liitetään puuhun. Homeen kasvun olot ja mallinnus. FT, Dosentti Hannu Viitanen. Puutuoteteollisuus Sokos Hotelli Presidentti, Helsinki

2 Kosteus rakenteissa on homeongelmien perussyy Vettä ja kosteutta tulee rakenteisiin eri tavoin Kosteuskuormat, mikrobiviat ja vauriot Sisäilma ja sisäpinnat rakennuksen tärkeimmät osat Puupohjaiset materiaalit usein herkimpiä homeen kasvulle Rakenteissa erilaisia ongelmia Vika ja vaurio ei ole sama asia VTT:n kokemukset vaurioiden syistä Rakenteisiin vuotava vesi ja pitkäaikainen kosteuskuorma merkittävin syy ongelmiin ja vaurioihin Kattorakenteet, kosteat tilat, lattiat ja rakenteiden alimmat osat Home tulee ensin, laho ja lattiasieni on hankalin vaurion aiheuttaja Rakennusten mikrobidiversiteetti on laaja Rakenteellisen suojauksen ja pitkäaikaiskestävyyden keskeiset lähtökohdat: estä veden pääsy rakenteisiin ja materiaalien kosteuskuormien ylitykset Hannu Viitanen 2

3 Kosteus-, home- ja laho-ongelmat kiusaavat ihmisiä Kosteus-, home- ja laho-ongelmat kiusaavat ihmisiä. Onko näin vain Suomessa? Entä muu maailma? Etelä-Euroopassa ulkoilmassa ja rakennuksissa on enemmän homesieniä ja bakteereja kuin Suomessa. Onko niihin siellä totuttu paremmin kuin Suomessa (mm. THL:n tutkimukset). Suomi ei ole homeongelmien suhteen ainutlaatuinen, mutta Suomessa siitä on tullut rakennusten kansansairaus? Home ei ole uusi ongelma, homeongelmien kanssa on eletty koko rakennushistorian ajan. Miksi vasta nyt suuri ongelma? Hannu Viitanen 3

4 Kosteus-, home- ja laho-ongelmat kiusaavat ihmisiä Puumateriaalin merkitys: puutaloissa on asuttu satoja vuosia ilman suuria ongelmia. Puu on homekasvun suhteen herkkä, mutta onko puun homeisiin totuttu, etenkin maaseudulla? Rakennushistoria on myös rakennusvirheiden historiaa, ja virheet tulevat usein esiin vasta viiveellä. Puu reagoi nopeasti kosteuskuormiin, jolloin home pääsee kasvamaan. Tämä tunnetaan puunsuojauksessa hyvin. Home on maalimanlaajuinen, jo kauan sitten todettu ilmiö: Kolmas Mooseksen kirja on kirjoitettu noin 3500 v sitten. Ja jo siellä puhutaan rakennusten homeista ( talojen spitaali ). Hannu Viitanen 4

5 Suomi ei ole erityisen altis säärasituksille. Sateille alttiina olevan puun lahoamisalttius Euroopassa ja auringon säteily (Viitanen et al 2009) Arvio perustuu VTT:n lahomallin hyödyntämiseen 10 vuoden säätietoihin (Viitanen et al. 2010). Puun pinnan lahoamisalttius (mass loss %) eri puolilla Eurooppaa (keltavihreä alttein, sinivioletti vähemmän altis homeelle ja laholle). Pohjois Euroopassa lahoa on vähemmän ja Pohjois-Lapissa lähes olematonta. Auringon säteily Euroopassa säälle alttiilla pinnoilla. Etelä-Euroopassa säteily on selvästi aktiivisempaa kuin pohjoisessa. Hannu Viitanen 5

6 Vettä ja ongelmia voi tulla rakennuksiin eri tavoin Rakennuksiin kohdistuu erilaisia kosteusrasituksia, joiden vaikutus rakenteiden ja materiaalien kestävyyteen vaihtelee. kosteus, lämpötila, materiaali, aika kosteusrasitus emissiot KOSTEUSVAURIO rakenteen sietokyky ylittyy HOME RH: > % Lämpö: 0-55 C Aika: vrk, vko, kk LAHO RH: > % Lämpö: 5-50 C Aika: vko, kk, v Hannu Viitanen 6

7 Homekriteeristö eri rakenneosissa: hyvä sisäilma ja toimivat sisäpinnat tärkein rakentamisen tavoite Hannu Viitanen 7

8 Mikrobien biologia: itiöitä on lähes kaikkialla, home ja laho vaativat kehittyäkseen kosteutta, lämpöä ja aikaa Sienten itiöitä ja partikkeleita on ympärillämme (lähes) kaikkialla Kosteuskuorman taso, kestoaika sekä lämpötila vaikuttavat sienten ja mikrobien kasvuoloihin Puu ei ole aina hankalin aine. Mikrobit, sienet ja levät voivat kasvaa erilaisilla materiaaleilla: tekstiilit, nahka, paperi, puu, pinnoitteet, muovit, muuratut rakenteet, betoni yms. Materiaalien pinnan orgaaninen pöly on altis mikrobien ja homeen kasvulle Hannu Viitanen 8

9 Homeet ja mikrobit ovat osa luontoa Puun pinta harmaantuu veden, auringonvalon ja sienten yhteisvaikutuksesta (ulkopinnat ja -rakenteet) -> normaali ilmiö, mikä tunnetaan yleensä hyvin? Ulkopinnan vähäiset homepisteet eivät merkittävä ongelma Kosteusongelmat, -viat ja -vauriot johtuvat veden pääsystä rakenteisiin tai pitkäaikaisesta kosteusrasituksesta -> vika / vaurio Runsas homekasvu ongelma: ulkonäkö, terveys -> johtaa usein myös lahovikaan / -vaurioon Betoni Puu Hannu Viitanen 9

10 Käsitteistö: mikä on vaurio ja mikä on vika? - Rakennukset vanhenevat ja altistuvat eri tavoin Vaurio: materiaali, rakenne, rakennus-osa tai koko rakennus menettää käytettävyytensä (lujuus, turvallisuus, terveys, kestävyys) laaja korjaus tarpeen rakennuksesta tulee korjaustyömaa Vaurio-ilmaisua käytetään eri tarkoituksessa -> terveysala tarkoittaa sillä lähinnä mikrobi- tai homekasvua. Homekasvu ei ole aina vaurio! Vika : häiriö tai tila, jossa toimivuus ei vastaa odotettua ja saattaa johtaa vaurioon tärkeää tehdä ajoissa tarvittava korjaus -> estää vian laajentumisen korjauksen rajaus! Rakenteet ja materiaalit vanhenevat niihin kohdistuvien rasitusten seurauksena: mikrobit ovat usein osa vanhenemisprosessia -> vanhoissa taloissa usein mikrobeja rakennuksen vanhenemisen seurauksena. Hannu Viitanen 10

11 Homekasvun osoittaminen indeksimenettelyllä (VTT) Homeindeksi puulle Muu materiaali 0 = ei kasvua 0 = ei kasvua 1 = alkava kasvu (mikroskopia 1 = alkava kasvu 2 = kohtalainen kasvu (mikroskopia) 2 = kohtalainen kasvu peitto > 10 %) peitto > 10 %) 3 = alkava silmin havaittava kasvu 3 = peitto < 50 % (runsas kasvu mikroskopia) (mikroskopia) 4 = näkyvä kasvu > % 4 = peitto > 50 % (runsas mikrosk. kasvu) (mikrosk kasvu) 5 = näkyvä kasvu > 50 % 5 = runsas kasvu 6 = runsas kasvu n. 100 % (kasvu näkyy mikroskoopilla) Indeksi 1 (kasvun alku, puu Indeksi 6, puu Indeksi 4, puu, Indeksi 3-4, betoni Indeksi 2 (betoni) 11

12 Puun ohella muut materiaalit homehtuvat: homeen kasvu rakennusmateriaaleissa, laboratoriokokeiden tuloksia 12

13 Matemaattinen malli homesienten kasvun simulointiin puumateriaalissa (VTT malli). M dm 1 = k k dt 7 exp( 0. 68ln T 13. 9ln RH W 0. 33SQ ) 1 2 k = exp( 0.68 ln T 13.9 ln RH W 0.33SQ ) 1 1, when M < 1 = 2, when M tv t 1 m > 1 [ 1 exp[ 2.3 ( M )],0] k = max + 2 M max Regression model on mould growth based on laboratory studies Growth at different stage Retardation of the growth in the later stages dm dt = , when t - t1 6 h 0, when 6 h t t1 24 h , when t - t1 > 24 h Delay of the growth [Hukka and Viitanen 1999, Viitanen et al 2000] Hannu Viitanen 13

14 Homeen ja lahon kasvuriskin mallinnus, männyn pintapuu 100 Homeelle kriittiset olosuhteet (kasvun alku viikkoina) RH (%) C 5 C 10 C 20 C Time (weeks) sama laholle (kuukausina) RH (%) C 5 C 10 C 20 C Time (months) 14

15 Homeen kasvuennuste 5 ja 30 C lämpötiloissa, männyn pintapuu Mould index C RH 100 % RH 97 % RH 90 % RH 80 % Mould index C RH 100 % RH 97 % RH 90 % RH 80 % Time (days) Time (days) Homeen kasvuennuste vaihtelevissa oloissa, männyn pintapuu Mould index C Constant RH 12/12 h 97/75 RH 6/12 h 97/75 RH 3 / 21 h 97/75 RH Time (days) Mould index D 3/4 d 97/75 RH 7/14 d 97/75 RH 6/42 h 97/75 RH 7/23 d 97/75 RH 1/6 d 97/75 RH Time (days) 15

16 Kosteus- home- ja laho-ongelmien historiaa Suomessa lattiasienen aiheuttamat ongelmat on tunnettu jo kauan ongelmat laajoja lattioissa ja seinien alaosissa (Luotonen et al 1980, Viitanen 1986, Paajanen et Viitanen 1990) Lahovaurioiden korjausohjeet VTT (1980): Silloiset ratkaisut eivät täytä homekorjausten nykyisiä vaatimuksia? Ruotsissa eristämättömälle betonilaataalle koolatut puulattiat ja kellareiden virheelliset sisäpuoliset eristykset aiheuttivat ongelmia1970-luvulla (Samuelson 1985). Ryömintätilaiset lattiat ovat tuottaneet ongelmia etenkin kostean maapohjan, puutteellisen ilmanvaihdon ja hallitsemattomien ilmavuotojen (hajujen) vuoksi Vikojen merkitys sisäilman laadun kannalta korostuu Hannu Viitanen 16

17 Vauriot johtuvat usein silkasta vedestä Ympäristöstä tulee vettä: kattovuodot, ulkopintojen vesivuodot, maakosteus ja pohjavesi, valumavesi rakenteisiin, kastuminen rakennusvaiheessa, kosteuseristykset eivät toimi, kondenssikosteus jne Käytöstä tulee vettä: erilaiset putkivuodot, sisäilman korkea kosteus ja kylmäsillat, sisäilman vuotovirtaus ja kosteuden kondensoituminen rakenteisiin, puutteellinen tai toimimaton ilmanvaihto. Rakenteet eivät kestä: väärin suunnitellut ja toteutetut veden poiston ja eristyksen ratkaisut, veden kertymä rakenteisiin, puutteellinen maapohjan kuivaus, kosteustekninen suunnittelu ei ole toiminut Korjaus epäonnistuu: vakavammat viat jääneet korjaamatta, virheelliset rakenne- ja materiaaliratkaisut, läpiviennit vuotavat ilmaa, kuivaus ja jälkihuolto jääneet tekemättä Huollon puute tai virheet, huolimaton vedenkäyttö, liiallinen sisäilman kosteus, puutteellinen ilmanvaihto, vesivuotoon ei reagoida. Huom! Rakennusten hyvä lämmöneristystaso ei ole syy kosteusongelmiin, mikään rakenne ei kestä vesivuotoja Hannu Viitanen 17

18 Kosteudelle altistuvat rakenteet ja materiaalit saavat pinnoilleen erilaista homekasvua Vesikatteen alapintaan kohdistuu syksyisin ja talvisin lähes aina tiivistynyttä kosteutta. Syntyy on eri asteista mikrobi- ja homekasvua. Ilmiö on varsin yleinen Suomen rakennuksissa. Ongelmat rajoittuvat yleensä ullakkotilaan - > ulkoilmaan yhteydessä oleva rakenne -> ullakkotilan liian runsas tuulettaminen lisää ulkoilmasta tulevaa kosteuskuormaa. Säälle alttiit suojaamattomat ja pinnoittamattomat puurakenteet harmaantuvat veden, auringonvalon sekä home- ja sinistäjäsienten vaikutuksesta. Sama tapahtuu pitkään ulkona kuivatussa puutavarassa. Tämä on tyypillinen ilmiö ja tällaista puuta on vuosisatojen aikana käytetty rakentamisessa. Hannu Viitanen 18

19 Märkätilat: saumat tai liitokset vuotavat, puutteelliset kosteuseristykset, putkivuodot Sisäilman korkea kosteus tiivistyy pintoihin tai kosteutta rakenteista -> pinnassa mikrobikasvua: Orgaaninen lika hyvä kasvualusta mikrobeille, myös betonin pinnalla Vesi siirtyy alempiin rakennusosiin ja vioittaa myös kuivia rakenteita -> vaurioiden leviäminen rakenteen alimmissa osissa (ei aina näkyvissä) Kasvustot ja vauriot ovat usein homesieniä, vakavissa tapauksissa useita eliöitä: bakteereja, katkolahoa, ruskolahoa. Hannu Viitanen 19

20 Rakenteellisen suojauksen ja pitkäaikaiskestävyyden keskeiset lähtökohdat Rakenteellisen suojauksen kriittiset olot: materiaalien homehtumisen ja lahoamisen kannalta kosteus, lämpötila ja niiden vaikutusaika -> mallit. Kosteuden osalta ei voida antaa ainoastaan yhtä arvoa, koska kosteus vaikuttaa yhdessä lämpötilan ja vaikutusajan kanssa. Puumateriaalin kosteus ei saisi ylittää kriittisiä raja-arvotiloja rakenteissa (18 / 25 %) Kestävyyden raja-arvoihin vaikuttavat: mm. puulajit, kyllästeet, modifiointi- ja pintakäsittelyt Männyn pintapuu ja koivu ovat herkimpien joukossa Hannu Viitanen 20

21 Näin estetään kosteuden aiheuttamat home- ja lahoviat sekä vauriot RH (%) RH (%) Time (weeks) 100 Homeen kasvu estyy Home ei kasva Laho ei kehity Time (months) 1 C 5 C 10 C 20 C 0 C 5 C 10 C 20 C Suojaa materiaalit huolellisesti kuljetuksen ja varastoinnin aikana käytä kuivia materiaaleja Suojaa rakennustyömaa toimivilla sääsuojilla Käytä kosteusteknisesti toimivia suunnitteluratkaisuja ja detaljeja vältä rakennevirheet Hyvä rakennustapa: materiaalit ja komponentit valmiiksi kuivissa oloissa kuivaa kosteat materiaalit (betoni) ennen pinnoitusta ota huomioon vuodenaika ja työtila Siivous, huolto- ja hoito-ohjeet rakentajille siisti, lämmin ja kuiva työmaa on hyvä työmaa Varmista, että materiaalin vaatimat olosuhteet ovat kunnossa: ilmanvaihto, suojaus kosteudelta, yllättävien kosteusongelmien kuivaus tehokkaasti ja ajallaan Lahon kehittyminen estyy Opasta mikrobien ja homeiden kasvulle kriittisten olosuhteiden hallinta rakentajille oheiset muistisäännöt Hannu Viitanen 21

22 KIITOS! KYSYTTÄVÄÄ? RH (%) C 5 C 10 C 20 C RH (%) C 5 C 10 C 20 C Time (weeks) Time (months)