Tekijä: VTT / erikoistutkija Tuomo Ojanen Tilaaja: Digipolis Oy / Markku Helamo

Transkriptio

1 Referaatti: CLT-rakenteiden rakennusfysikaalinen toimivuus Tekijä: VTT / erikoistutkija Tuomo Ojanen Tilaaja: Digipolis Oy / Markku Helamo

2 Tehtävän kuvaus Selvitettiin laskennallista simulointia apuna käyttäen CLTseinärakenteiden kosteusteknistä toimivuutta (WUFI 5.0 Pro 2). Rakenteiden toimivuutta arvioitiin tarkastelemalla niiden kosteuden kuivumiskykyä, kosteustasoja ja homeen kasvuriskiä.

3 Tarkastelussa käytetyt rakenteet Tarkasteltuja tapauksia kolme, joiden CLT-kerrosten paksuudet ovat 95 mm, 145 mm ja 245 mm. Rakenteiden eristerunko 42 mm:n puutavarasta 600 mm:n jaolla Lämmöneristeenä käytettiin puukuitueristelevyä Tuulensuojalevynä käytettiin 12 mm:n paksuista huokoista puukuitulevyä (Tuulileijona) Ulkoverhous 22 mm:n puuverhous CLT-elementtien valmistuskosteus 14 % kuivapainosta (76% RH-tasapainokosteus)

4 Tutkittavat rakenteet Ulkoseinä uv-paneelit, puukuitulevy, eristys+runko, CLT-levy b [m] l n [W/m 2 K] m a C (up.) C (sp.) pintavastus m u 0,10-20,0-19,3 ulkoverhous, paneeli 0,022 0,120 0,18-19,3-18,0 ilmarako m i 0,023 0,20-18,0-16,6 huokoinen puukuitulevy 0,012 0,052 0,23-16,6-15,0 puurunko+eristys 0,200 0,046 4,39 * -15,0 15,7 CLT 95 0,095 0,120 0,79 15,7 21,3 pintavastus m s 0,10 15,7 22,0 0,352 Sm a = 5,99, u= 0,167 * Puurungon suhteellinen lämmönjohtavuus puurunko, b= 42 mm k 600 l n = 0,120 puukuitueriste l n = 0,040 seinärakenne l n, rel = 0,046

5 Tutkittavat rakenteet Ulkoseinä uv-paneelit, puukuitulevy, eristys+runko, CLT-levy b [m] l n [W/m 2 K] m a C (up.) C (sp.) pintavastus m u 0,10-20,0-19,3 ulkoverhous, paneeli 0,022 0,120 0,18-19,3-18,0 ilmarako m i 0,023 0,20-18,0-16,6 huokoinen puukuitulevy 0,012 0,052 0,23-16,6-15,0 puurunko+eristys 0,180 0,046 3,95 * -15,0 12,7 CLT 145 0,145 0,120 1,21 12,7 21,1 pintavastus m s 0,10 12,7 22,0 0,382 Sm a = 5,97, u= 0,168 * Puurungon suhteellinen lämmönjohtavuus puurunko, b= 42 mm k 600 l n = 0,120 puukuitueriste l n = 0,040 seinärakenne l n, rel = 0,046

6 Tutkittavat rakenteet Ulkoseinä uv-paneelit, puukuitulevy, eristys+runko, CLT-levy b [m] l n [W/m 2 K] m a C (up.) C (sp.) pintavastus m u 0,10-20,0-19,3 ulkoverhous, paneeli 0,022 0,120 0,18-19,3-18,0 ilmarako m i 0,023 0,20-18,0-16,6 0,012 0,052 0,23-16,6-15,0 puurunko+eristys 0,145 0,046 3,18 * -15,0 7,3 CLT 245 0,245 0,120 2,04 7,3 21,6 pintavastus m s 0,10 7,3 22,0 0,447 Sm a = 6,04, u= 0,166 * Puurungon suhteellinen lämmönjohtavuus puurunko, b= 42 mm k 600 l n = 0,120 puukuitueriste l n = 0,040 seinärakenne l n, rel = 0,046

7 Vertailtavat rakenteet Ulkoseinä uv-paneelit, kipsilevy, eristys+runko, höyrynsulku, kipsi b [m] l n [W/m 2 K] m a C (up.) C (sp.) pintavastus m u 0,10-20,0-19,3 ulkoverhous, paneeli 0,022 0,120 0,18-19,3-18,0 ilmarako m i 0,023 0,20-18,0-16,5 tuulens. Gyproc 0,009 0,130 0,07-16,5-16,0 puurunko+eristys 0,220 0,041 5,37 * -16,0 22,5 Höyrynsulkumuovi sisäv. kipsilevy 0,013 0,130 0,10 22,5 23,2 pintavastus m s 0,10 22,5 22,0 0,287 Sm a = 6,12, u= 0,163 * Puurungon suhteellinen lämmönjohtavuus puurunko, b= 42 mm k 600 l n = 0,120 mineraalivilla l n = 0,035 seinärakenne l n, rel = 0,041

8 Vertailtavat rakenteet Ulkoseinä uv-paneelit, puukuitulevy, eristys+runko, ilmansulku, kipsi b [m] l n [W/m 2 K] m a C (up.) C (sp.) pintavastus m u 0,10-20,0-19,3 ulkoverhous, paneeli 0,022 0,120 0,18-19,3-18,0 ilmarako m i 0,023 0,20-18,0-16,5 tuulens. Gyproc 0,009 0,130 0,07-16,5-16,0 puurunko+eristys 0,220 0,046 4,82 * -16,0 18,5 Ilmansulkupaperi sisäv. kipsilevy 0,013 0,130 0,10 18,5 19,2 pintavastus m s 0,10 18,5 22,0 0,287 Sm a = 5,58, u= 0,179 * Puurungon suhteellinen lämmönjohtavuus puurunko, b= 42 mm k 600 l n = 0,120 puukuitueriste l n = 0,040 seinärakenne l n, rel = 0,046

9 Vertailtavat rakenteet Ulkoseinä uv-paneelit, puukuitulevy, eristys+runko, betoni, kipsi b [m] l n [W/m 2 K] m a C (up.) C (sp.) pintavastus m u 0,10-20,0-19,3 ulkoverhous, paneeli 0,022 0,120 0,18-19,3-18,0 ilmarako m i 0,023 0,20-18,0-16,6 huokoinen puukuitulevy 0,012 0,052 0,23-16,6-15,0 puurunko+eristys 0,200 0,041 4,88 * -15,0 19,2 betonirunko 0,095 0,900 0,11 19,2 20,0 pintavastus m s 0,10 19,2 22,0 0,352 Sm a = 5,80, u= 0,172 * Puurungon suhteellinen lämmönjohtavuus puurunko, b= 42 mm k 600 l n = 0,120 mineraalivilla l n = 0,035 seinärakenne l n, rel = 0,041

10 Kosteusteknisen toimivuuden tarkastelussa huomioitavat seikat Elementtien liimasaumat aiheuttavat paikallisen kosteudensiirron lisävastuksen, joka on kuitenkin ilmeisen pieni eikä tätä tarvitse ottaa huomioon. Rakenne oletettiin kokonaisuutena ilmatiiviiksi siten, että vuotoilmavirtojen kuljettama kosteus ei vaikuta rakenteen kosteuteen.

11 Ympäristön olosuhteiden vaikutukset

12 Vesihöyryn kyllästymispitoisuudet ja -paineet 60 Absoluuttinen kosteus, V sat [g/m 3 ] (RH = 100 %) Vesihöyryn osapaine, p sat [Pa], RH = 100 %

13 Tarkastelun kriteerit Laskennassa käytetään kriteereinä rakenteen kuivumiskykyä ja homeenkasvun riskiä sen kriittisissä kohdissa Homeen kasvua kuvaava indeksi on välillä 0-6 Taso 1: pinnassa mikroskoopilla havaittavaa hometta Taso 3: home voidaan erottaa paljain silmin Taso 6: pinta kauttaaltaan homeessa

14 CLT-elementtien keskimääräinen kosteuspitoisuus

15 Rakenteiden kokonaiskosteus tarkastelujakson aikana

16 Tulokset ja niiden tarkastelu Rakenteiden kuivumiskyky: kaikissa tapauksissa CLTrakenteen kosteustaso oli laskeva. Mitä ohuempi CLTrakenne on, sitä nopeammin kuivuminen tapahtuu. Kosteusriskin tarkastelu: sisäilman kosteustason kasvaminen tarkastelussa ei vaikuta olennaisesti rakenteen toimintaan. Hometarkastelu: homeen laskennallinen kasvu ei saavuttanut kriittisellä rajapinnalla arvoa 1. Homekasvun riskitarkastelu osoittaa, että rakenteet ovat kosteusteknisesti turvallisia.

17 Kesäkondenssitilanteen tarkastelu Kesäkondenssi tarkoittaa lämmöneristeen ja sen sisäpuolisen kerroksen rajapinnalle tapahtuvaa kosteuden kertymistä (kriittinen rajapinta). Rakenteiden alkukosteus oletettiin korkeaksi (80% RHtasapainokosteus). Rakenteiden tuuletustilan ilmanvaihto oli heikennetty puutteelliselle tasolle (kosteus pääsi lisääntymään). Tarkastelujakso 3 kuukautta ( )

18 Homeen kasvun riski kesäkondenssitapauksissa

19 Yleisiä johtopäätöksiä CLT-elementillä on edellytykset tasoittaa sisäilman lyhytaikaista lämpötila- ja kosteuskuormien vaikutusta ja siten parantaa termistä viihtyisyyttä. Pienehköt poikkeamat puulajien vesihöyryn läpäisevyyksissä eivät merkittävästi vaikuta fysikaaliseen toimivuuteen. Toimivuuteen liittyvät riskit ovat samat kuin puurunkorakenteissa (esim. suojaus sateelta, rakenteiden tuuletus, oikeat pintakäsittelymateriaalit jne). Kosteiden tilojen rakenteilta edellytetään tarkoituksenmukaista kosteussuojausta.