TUTKIMUSSELOSTUS ULKOSEINÄRAKENTEEN LÄMPÖ- JA KOSTEUSTEKNINEN TARKASTELU HÖYRYNSULKUKALVON KIERTÄESSÄ PUURUNGON ULKOPUOLELTA 31.7.

Transkriptio

1 TUTKIMUSSELOSTUS ULKOSEINÄRAKENTEEN LÄMPÖ- JA KOSTEUSTEKNINEN TARKASTELU HÖYRYNSULKUKALVON KIERTÄESSÄ PUURUNGON ULKOPUOLELTA

2 Tutkimusselostus 2 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Sisällys 1 Yleistiedot Tilaaja Tutkimuksen tekijä Tehtävä Lähtötiedot Laskentamenetelmä ja lähtöoletukset Laskennallinen tarkastelu Rakenne ja laskentamallit Lähtötilanne ja tehdyt oletukset Laskentatulokset ja tulosten tarkastelu Rakenteiden kosteustekninen toiminta rakenteen kokonaiskosteuden kannalta Rakenteen kosteustekninen toiminta talvella Rakenteen kosteustekninen toiminta kesällä Rakenteen kosteustekninen toiminta puurungon kohdalla Rakenteen kosteustekninen toiminta jos PA -kalvon tilalta käytetään PE kalvoa Johtopäätökset ja tulosten tarkastelu...19

3 Tutkimusselostus 3 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu 1 Yleistiedot 1.1 Tilaaja SAINT-GOBAIN RAKENNUSTUOTTEET OY Jussi Jokinen PL Hyvinkää 1.2 Tutkimuksen tekijä 1.3 Tehtävä 1.4 Lähtötiedot Vahanen Oy Hanna Keinänen puh Halsuantie Helsinki Projekti KOS1489/1/ Tehtävänä on ollut arvioida laskennallisesti korjauskohteen ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteusteknistä käyttäytymistä eri tuulensuojavaihtoehdoilla kun polyamidipohjainen höyrynsulku (Isover Vario Duplex) kiertää puurungon ulkopuolelta. Toimivuuden arvioinnissa on otettu huomioon rakennusaikana rakenteeseen kulkeutuvan rakennuskosteuden vaikutus. Tältä osin on arvioitu rakenteen kuivumiskykyä. Lisäksi on tehty vertailulaskelma, jos höyrynsulkuna käytetäänkin tavallista polyeteenikalvoa polyamidikalvon tilalta. Tutkittavan korjauskohteen ulkoseinän rakennetyyppi sisältä ulospäin lueteltuna: 1. Kipsilevy 13 mm 2. Vanha vinolaudoitus 25 mm 3. Höyrynsulku (Isover Vario Duplex) 4. Puurunko (höyrynsulku kiertää puurungon ulkopuolelta) + Lämmöneriste (Isover KL33) 150 mm 5. Tuulensuojalevy 6. Tuuletusrako (pystylaudat 22 mm runkotolppiin kiinni) 7. Puuverhous (lauta) 23 mm Tarkasteltavat pisteet 3 vuoden laskentajaksolla on merkitty punaisella pisteellä.

4 Tutkimusselostus 4 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu 2 Laskentamenetelmä ja lähtöoletukset Ulkoseinärakenteen laskennalliset tarkastelut tehtiin WUFI 2D-ohjelman versiolla 3.3. WUFI -ohjelma on tarkoitettu kaksiulotteisen lämmön- ja kosteudensiirtymisen mallintamiseen ja sillä voidaan tarkastella sekä diffuusiolla että kapillaarisesti tapahtuvaa kosteudensiirtymistä jatkuvuustilan lisäksi myös ajasta riippuvissa tapauksissa. Ohjelmalla on mahdollista arvioida sisäilmasta peräisin olevan kosteusrasituksen lisäksi mm. vesisateen, auringon säteilyn ja kosteuden faasimuutoslämmön vaikutuksia rakenteen lämpö- ja kosteustekniseen käyttäytymiseen. Tätä tarkastelua varten ohjelmaan on luotu tilaajalta saatujen lähtötietojen perusteella käytettyjen rakennusmateriaalien lämpö- ja kosteustekniset laskenta-arvot (liite 1). Lisäksi tuulensuojan pinnoitteesta on muodostettu oma ohut rakennekerros. Ulkoseinärakennetta kuvaavassa laskentamallissa ei ole huomioitu tuulettuvan ilmavälin, ilmavuotojen, sisätilan paikallisten ilmavirtausten tms. tekijöiden vaikutusta lämmön- tai kosteuden siirtymiseen rakenteiden sisällä tai niiden pinnoilla. Materiaaliominaisuuksien osalta huomioimatta on jätetty lämpötilan ja jäätymisen vaikutus materiaaliominaisuuksiin. Näitä tapauksia on kuitenkin käsitelty tutkimusselostuksessa. Tutkittavissa laskentatapauksissa on ulkoilman olosuhteina käytetty vuonna 1979 Espoossa yhden tunnin välein mitattuja säätietoja. Vuoden 1979 keskilämpötila on Espoossa ollut +5,5 C ja suhteellisen kosteuden keskiarvo 83 % sekä vuotuinen sademäärä 652 mm (liite 2). Laskennassa on käytetty sisäilman lämpötilalle keskiarvoa +21 C ja suhteelliselle kosteudelle keskiarvoa 45 %. Tässä lämpö- ja kosteusteknisessä tarkastelussa keskitytään kosteusteknisesti kunkin ajankohdan kannalta kriittisimpään rakenteen kohtaan sekä puurungon tarkasteluun. Talviaikaan suurin kosteuden tiivistymisriski liittyy ulkoseinän julkisivulaudoituksen sisäpintaan sekä ilmaväliin rajoittuvan tuulensuojalevyn ulkopintaan. Kesäaikaan vastaava kriittinen piste sijaitsee höyrynsulkumuovin ulkopinnalla. Lähtötilanteessa rakenteen eri osien lämpötila ja suhteellinen kosteus oletettiin vakioiksi olettaen rakenteiden kostuneen rakennusvaiheessa. Tarkempi kuvaus laskentamalleista on esitetty kunkin laskentatapauksen yhteydessä. Tarkastelu toteutettiin siten, että kunkin rakenteen osalta laskenta suoritettiin 3 testivuoden ajan, jolloin voitiin havaita lähtötilanteessa tehtyjen oletusten paikkansapitävyys. Lopputuloksena saadaan rakenteen lämpötilan ja suhteellisen kosteuden muuttuminen laskennan aikana.

5 Tutkimusselostus 5 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu 3 Laskennallinen tarkastelu 3.1 Rakenne ja laskentamallit Rakenteen lämpö- ja kosteusteknisessä tarkastelussa rakenteesta muodostettiin neljä laskentamallia eri tuulensuojavaihtoehdoilla: 1. Ei tuulensuojaa 2. Kipsilevy 9 mm 3. Isover RKL-FACADE 30 mm (ulkopinnassa Tyvec Soft pinnoite) 4. Isover RKL-FACADE 50 mm (ulkopinnassa Tyvec Soft pinnoite) Laskentamallilla ei ole mahdollista huomioida ilmavirtauksia ilmavälissä. Ilmavälin tuulettuminen kuitenkin pääsääntöisesti parantaa rakenteen toimintaa, joten tässä suhteessa tehty tarkastelu on ns. varmalla puolella. Rakenteen kosteusteknistä toimintaa puurungon ulkoreunan kohdalla tarkasteltiin lisäksi tilanteessa, jossa oletettiin ulkoolosuhteet suoraan tuulensuojalevyn pintaan siten, ettei julkisivulaudoitusta eikä ilmaväliä ollut. Ilmavälin pystylaudoitus jätettiin laskelmaan, koska se hidastaa puurungon ulkopinnan kuivumista ja on siten kriittisempi tilanne. 3.2 Lähtötilanne ja tehdyt oletukset Lähtötilanteessa rakenteen jokaisen rakennekerroksen kosteus- ja lämpötilajakaumat oletettiin vakioiksi. Lähtötilanteen lämpötilaksi oletettiin 20 C ja suhteelliseksi kosteudeksi 80 %. 3.3 Laskentatulokset ja tulosten tarkastelu Rakenteiden kosteustekninen toiminta rakenteen kokonaiskosteuden kannalta Rakenteiden kokonaiskosteuden muuttuminen 3 vuoden laskentajakson aikana on esitetty kuvissa 1-4. Kuvista voidaan nähdä, että rakenteiden kokonaiskosteuspitoisuus ei kasva eli rakenteisiin ei keräänny kosteutta haitallisessa määrin.

6 Tutkimusselostus 6 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kuvat 1-2. Ulkoseinärakenteen kokonaiskosteuspitoisuuden [kg/m 3 ] vaihtelu 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa (vas.) ja 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa (oik.) 3 vuoden laskentajakson aikana. Kuva 3-4. Ulkoseinärakenteen kokonaiskosteuspitoisuuden [kg/m 3 ] vaihtelu 3. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 30 mm) tapauksessa (vas.) ja 4. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 50 mm) tapauksessa (oik.) 3 vuoden laskentajakson aikana.

7 Tutkimusselostus 7 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Rakenteen kokonaiskosteus kuvaa rakenteen materiaaleihin sitoutuneen kosteuden kokonaismäärää. Rakenteen keskimääräisen kokonaiskosteuden kasvaessa jatkuvasti ajan kuluessa tarkoittaa se sitä, että rakenteen kuivumiskyky on puutteellinen ja tällöin rakenteen kosteusteknistä toimivuutta ei voida pitää laskentaoletuksilla riittävänä. Rakenteiden kokonaiskosteuspitoisuus nousee kesän ja syksyn aikana, mutta talven aikana rakenteet ehtivät kuitenkin kuivua. Kuvaajien perusteella nähdään, että rakenteen kokonaiskosteus on suurimmillaan kun rakenteessa ei ole tuulensuojaa ja kokonaiskosteuspitoisuus laskee tuulensuojalevyn vaikutuksesta. Kipsilevyn ansiosta kokonaiskosteuspitoisuus laskee keskimäärin 3 %, Isover RKL-FACADE 30 mm vaikutuksesta 12,4 % ja Isover RKL-FACADE 50 mm vaikutuksesta 19,5 %. Näiden tulosten perusteella kipsilevystä saatu hyöty rakenteen kokonaiskosteuden kannalta on pieni verrattuna Isover RKL-FACADE tuulensuojatuotteisiin Rakenteen kosteustekninen toiminta talvella Kuvissa 5-20 on esitetty ulkoseinärakenteiden talviajan kosteusteknisesti kriittisimpien pisteiden eli ilmavälissä tuulensuojalevyn pinnan suhteellisen kosteuden ja lämpötilan vaihtelu 3 vuotta pitkällä laskentajaksolla lämmöneristeen sekä puurungon kohdilta tarkasteltuna. Tarkasteltavat pisteet on valittu liitteessä 3 esitettyjen tutkittavien rakenteiden lämpötilan sekä suhteellisen kosteuden jakaumien, testivuoden talven kriittisimpänä ajankohtana ( ), mukaan. Kriittisimpänä ajankohtana ulkoilman lämpötila on keskimäärin -8 o C ja suhteellinen kosteus 87 %. Rakenteiden suhteellinen kosteus vaihtelee laskentajaksolla välillä 49 %...89 % lämmöneristeen kohdalta tarkasteltuna ja välillä 49 %...80 % puurungon kohdalta tarkasteltuna, mutta rakenteen sisään ei kuitenkaan tiivisty kosteutta. Vaikka rakenteessa lähellä ulkopintaa sijaitsevien rakenneosien pinnassa suhteellinen kosteus nousee korkeaksi, on rakenteen lämpötila kuitenkin korkeamman suhteellisen kosteuden vallitessa varsin alhainen. Alhainen lämpötila pienentää mm. mikrobikasvun riskiä merkittävästi.

8 Tutkimusselostus 8 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kuvat 5-8. Lämmöneristeen ulkopinnan (vas.) ja höyrynsulun ulkopinnan (oik.), lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vaihtelu puurungon kohdalla 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana. Kuvat Tuulensuojan ulkopinnan lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vaihtelu lämmöneristeen (vas.) ja puurungon (oik.) kohdalla 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana.

9 Tutkimusselostus 9 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kuvat Tuulensuojan ulkopinnan lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vaihtelu lämmöneristeen (vas.) ja puurungon (oik.) kohdalla 3. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL- FACADE 30 mm) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana. Kuvat Tuulensuojan ulkopinnan lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vaihtelu lämmöneristeen (vas.) ja puurungon (oik.) kohdalla 4. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL- FACADE 50 mm) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana. Kuvaajista nähdään, että 1. ja 2. laskentamallien olosuhteiden välillä ei ole merkittävää eroa. Kipsilevyn tapauksessa kosteusvaihtelut ovat hieman suurempia verrattuna tapaukseen, jossa tuulensuojaa ei ole ollenkaan. Laskentatulosten perusteella ei myöskään 3. ja 4. laskentamallien olosuhteiden välillä ole merkittävää eroa. Käytettäessä tuulensuojana Isover RKL-FACADE tuotetta, nousee suhteellinen kosteus tuulensuojan pinnassa aavistuksen korkeammalle talviaikaan lämmöneristeen kohdalta tarkasteltuna kuin laskentamalleissa 1. ja 2., mutta puurungon kohdalta kesäaikaan suhteellinen

10 Tutkimusselostus 10 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu kosteus laskee kuitenkin matalammaksi laskentamallien 3. ja 4. tapauksissa. Kaikissa tapauksissa tuulensuojalevyn pinta pääsee kuitenkin kuivumaan Rakenteen kosteustekninen toiminta kesällä Kuvissa on esitetty ulkoseinärakenteiden kesäajan kosteusteknisesti kriittisimpien pisteiden eli höyrynsulun ulkopinnan suhteellisen kosteuden ja lämpötilan vaihtelu 3 vuotta pitkällä laskentajaksolla lämmöneristeen sekä puurungon sisänurkan kohdilta tarkasteltuna. Tarkasteltavat pisteet on valittu liitteessä 4 esitettyjen tutkittavien rakenteiden lämpötilan sekä suhteellisen kosteuden jakaumien, testivuoden kesän kriittisimpänä ajankohtana ( ), mukaan. Kriittisimpänä ajankohtana ulkoilman lämpötila on keskimäärin 18 o C ja suhteellinen kosteus 80 %. Rakenteiden suhteellinen kosteus vaihtelee höyrynsulun ulkopinnassa laskentajaksolla välillä 11 %...85 % lämmöneristeen kohdalta tarkasteltuna ja välillä 14 %...82 % puurungon sisänurkan kohdalta tarkasteltuna, mutta höyrynsulun pintaan ei kuitenkaan tiivisty kosteutta. Kuvat Höyrynsulun ulkopinnan lämmöneristeen kohdalla (vas.) ja höyrynsulun ulkopinnan puurungon sisänurkan kohdalla (oik.), lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vaihtelu 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana.

11 Tutkimusselostus 11 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kuvat Höyrynsulun ulkopinnan lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vaihtelu lämmöneristeen (vas.) ja puurungon sisänurkan (oik.) kohdalla 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana. Kuvat Höyrynsulun ulkopinnan lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vaihtelu lämmöneristeen (vas.) ja puurungon sisänurkan (oik.) kohdalla 3. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 30 mm) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana.

12 Tutkimusselostus 12 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kuvat Höyrynsulun ulkopinnan lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vaihtelu lämmöneristeen (vas.) ja puurungon sisänurkan (oik.) kohdalla 4. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 50 mm) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana. Kuvaajien perusteella nähdään, että suhteellinen kosteus 1. ja 2. laskentamallin tapauksessa nousee noin 85 % ja laskentamallien 3. ja 4. tapauksissa suhteellinen kosteus nousee noin 75 %:iin höyrynsulun pinnassa lämmöneristeen kohdalta tarkasteltuna. Höyrynsulun ulkopinnasta puurungon sisänurkan kohdalla suhteellinen kosteus jää hieman alhaisemmaksi kuin lämmöneristeen kohdalta tarkasteltuna. Kaikissa tapauksissa höyrynsulun pinta pääsee kuitenkin kuivumaan Rakenteen kosteustekninen toiminta puurungon kohdalla Rakenteen puurungon kuivumiskyky tarkastettiin, koska lähtötilanteessa rakenteet ovat kosteita ja höyrynsulku kiertää puurungon ympäri. Puurungon kuivuminen on huomattavasti villaa hitaampaa, jolloin se muodostuu kriittiseksi kohdaksi lämpö- ja kosteustekniseltä kannalta. Runkotolpan keskimääräiset lämpötilan ja suhteellisen kosteuden muuttumiset 3 vuoden laskentajakson aikana eri laskentamallien tapauksissa on esitetty kuvissa Kuvista nähdään, että puurungon keskimääräinen suhteellinen kosteus laskee koko tarkastelujakson aikana, eli rakenne kuivuu.

13 Tutkimusselostus 13 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kuvat Lämpötila ja suhteellinen kosteus puurungossa 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa (vas.) ja 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa (oik.) 3 vuoden laskentajakson aikana. Kuvat Lämpötila ja suhteellinen kosteus puurungossa 3. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 30 mm) tapauksessa (vas.) ja 4. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 50 mm) tapauksessa (oik.) 3 vuoden laskentajakson aikana. Kuvaajien perusteella nähdään, että rakenteen suhteellinen kosteus on suurimmillaan kun rakenteessa ei ole tuulensuojaa ja puurungon keskimääräinen suhteellinen kosteus laskee tuulensuojalevyn vaikutuksesta. Näiden tulosten perusteella kipsilevystä saatu hyöty rakenteen kokonaiskosteuden kannalta on pienempi kuin Isover RKL-FACADE tuulensuojatuotteista saatu hyöty.

14 Tutkimusselostus 14 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Lisäksi tarkastettiin puurungon kylmimmän pisteen, eli puurungon ulkopinnan, olosuhteita. Runkotolpan kylmimmän pisteen lämpötilan ja suhteellisen kosteuden muuttumiset 3 vuoden laskentajakson aikana eri laskentamallien tapauksissa on esitetty kuvissa Kuvat Lämpötila ja suhteellinen kosteus puurungon ulkopinnassa 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa (vas.) ja 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa (oik.) 3 vuoden laskentajakson aikana. Kuvat Lämpötila ja suhteellinen kosteus puurungon ulkopinnassa 3. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 30 mm) tapauksessa (vas.) ja 4. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 50 mm) tapauksessa (oik.) 3 vuoden laskentajakson aikana.

15 Tutkimusselostus 15 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Tuloksista nähdään, että suhteellinen kosteus pysyy suhteellisen alhaisena kaikissa laskentamalleissa ja rakenteet pääsevät kuivumaan. Kuitenkin 1. ja 2. laskentamallien sekä 3. ja 4. laskentamallien välillä on todella suuri ero. Rakenne toimii huomattavasti paremmin kun tuulensuojana käytetään Isover RKL-FACADE tuotteita. Merkittävimmäksi eron tekee se, että ilman tuulensuojaa tai jos tuulensuojana on kipsilevy 9 mm, lämpötila puurungon ulkopinnassa kylmimpinä aikoina talvella laskee pakkasen puolelle. Tulosten perusteella juuri lämpötila osoittautui kriittiseksi puurungon mahdollisen vaurioitumisen kannalta. Tästä syystä tutkittiin vielä tilannetta, jossa tuuletusväli oletetaan hyvin tuulettuvaksi, jolloin julkisivulaudoitus ja ilmaväli voidaan jättää huomioimatta. Tämän seurauksena tuulensuojalevyn pinta on suoraan ulko-olosuhteissa eli sen lämpötila on alhaisempi. Käytännössä tilanne esiintyy ulkoseinärakenteen alareunassa kohdassa, mistä ulkoilma virtaa tuuletusrakoon. Ylemmäksi mentäessä tuuletusraon olosuhteet rupeavat poikkeamaan ulko-olosuhteista. Runkotolpan kylmimmän pisteen lämpötilan ja suhteellisen kosteuden muuttumiset 3 vuoden laskentajaksolla, kun tuulensuojalevy oletetaan olevan suoraan ulko-olosuhteissa, on esitetty kuvissa 53-58, kun tuulensuojana on kipsilevy 9 mm, Isover RKL-FACADE 30 mm tai vaihtoehtoisesti Isover RKL-FACADE 50 mm. Kuvat Lämpötila ja suhteellinen kosteus puurungon ulkopinnassa 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa (vas.) ja 3. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 30 mm) tapauksessa (oik.) 3 vuoden laskentajakson aikana, kun tuulensuojan pinnassa on käytetty ulko-olosuhteita.

16 Tutkimusselostus 16 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kuvat Lämpötila ja suhteellinen kosteus puurungon ulkopinnassa 4. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 50 mm) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana, kun tuulensuojan pinnassa on käytetty ulko-olosuhteita. Laskentatuloksista nähdään, että 2. ja 3. laskentamallien tapauksissa puurungon ulkopinta menee pakkasen puolelle talvella. Kuitenkin 3. laskentamallissa lämpötila laskee ainoastaan hetkellisesti noin -3 o C:een. 4. laskentamallin tapauksessa lämpötila ei laske pakkasen puolelle koko tarkastelujakson aikana Rakenteen kosteustekninen toiminta jos PA -kalvon tilalta käytetään PE kalvoa Höyrynsulun kosteudenläpäisyvastus voi osoittautua merkittäväksi tekijäksi tutkittavassa seinärakenteessa, sillä tiivis höyrynsulkumuovi mahdollistaa rakenteen kuivumisen ainoastaan sisäänpäin. Tämän takia on tutkittiin myös tiiviimmän höyrynsulkumateriaalin (PE kalvon) vaikutusta seinärakenteen lämpö- ja kosteustekniseen toimivuuteen. Tarkasteltavat tilanteet ovat vastaavat kuin 1. ja 2. laskentamallit (ei tuulensuojaa/tuulensuojana kipsilevy 9 mm), mutta höyrynsulkumuovi on vaihdettu PA kalvosta PE kalvoon. Kuvissa 57 on esitetty rakenteen kokonaiskosteuspitoisuus 3 vuoden laskentajakson aikana 1. laskentamallin tapauksessa kun höyrynsukuna on käytetty PE kalvoa. Lisäksi kuvissa on esitetty keskimääräinen lämpötila ja suhteellinen kosteus puurungossa PE kalvon tapauksessa 1. laskentamallin tapauksessa. Kuvista nähdään, että rakenne lähtee kuivamaan laskentajakson aikana, mutta kuivaminen ei ole kovin tehokasta.

17 Tutkimusselostus 17 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kuvat 57. Rakenteen kokonaiskosteuspitoisuus [kg/m 3 ] 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa, kun PA kalvon tilalta käytetään PE kalvoa 3 vuoden laskentajakson aikana. Kuvat Lämpötila ja suhteellinen kosteus puurungossa 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana, kun PA kalvon tilalta käytetään PE - kalvoa. Laskentatuloksien perusteella nähdään, että PA kalvo mahdollistaa rakenteen kuivumisen tehokkaammin kuin PE kalvo. Puurungon suhteellinen kosteus pysyy ensimmäisen vuoden ajan yli 75 %:n ja koko tarkastelujakson aikana se ei laske alle 70 %:iin. Vaikka puurungon kokonaiskosteus laskeekin, niin se ei vielä kerro tilannetta puurungon ulkopinnassa. Kuvissa on esitetty lämpötila ja suhteellinen kosteus puurungon ulkopinnassa 1. laskentamallin tapauksessa kun PA kalvon tilalta on käytetty PE -kalvoa.

18 Tutkimusselostus 18 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kuvat Lämpötila ja suhteellinen kosteus puurungon ulkopinnassa 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana, kun PA kalvon tilalta käytetään PE -kalvoa. Tuloksista nähdään, että puurungon ulkopinnassa olosuhteet ovat kriittiset 1. laskentamalli tapauksessa (ei tuulensuojaa) ja puurungon ulkopinnan vaurioitumista voidaan pitää todennäköisenä, jos höyrynsulkuna käytetään PE kalvoa. Lisäksi lämpötila laskee talven kylmimpinä aikoina pakkasen puolelle. Ulkoseinärakenteen alaosassa, jos ilmaväli on hyvin tuulettuva, on olosuhteet tuulensuojalevyn pinnassa lähes ulko-olosuhteet. Tästä syystä tarkastellaan vielä tilannetta, jossa julkisivulaudoitus ja ilmaväli on jätetty pois siten, että tuulensuojalevyn pinta on suoraan ulko-olosuhteissa. Tarkastellaan 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapausta siten, että höyrynsulkuna käytetään PE kalvoa. Laskentatulokset puurungon ulkopinnasta on esitetty kuvissa Kuvat Lämpötila ja suhteellinen kosteus puurungon ulkopinnassa 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa 3 vuoden laskentajakson aikana, kun PA kalvon tilalta käytetään PE kalvoa ja ulko-olosuhteet on suoraan tuulensuojalevyn pinnalla. Tuloksista nähdään, että puurungon ulkopinnassa olosuhteet ovat kriittiset myös 2. laskentamalli tapauksessa (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) ja puurungon ulkopinnan vaurioitumista voidaan pitää todennäköisenä, jos höyrynsulkuna käytetään PE kalvoa. Lisäksi lämpötila laskee talven kylmimpinä aikoina pakkasen puolelle.

19 Tutkimusselostus 19 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu 4 Johtopäätökset ja tulosten tarkastelu Tehtyjen laskennallisten tarkastelujen perusteella rakenteisiin ei annettujen lähtötietojen vallitessa keräänny kosteutta haitallisessa määrin. Rakenteiden kokonaiskosteuspitoisuus ei kasva laskentajakson aikana vaikka tuulensuojalevyä ei olisikaan. Talviaikaisen toiminnan kannalta rakenteen uloimpiin tiiviisiin pintoihin ei tiivisty kosteutta. Tuulensuojan ulkopinnan suhteellinen kosteus nousee korkeaksi talvella, mutta se pääsee kuitenkin kuivamaan kesän aikana. Tarkasteltaessa korkeimpien suhteellisen kosteuden arvojen esiintymistä voidaan todeta, että niitä esiintyy lähinnä silloin, kun tarkastellun pisteen lämpötila on mikrobikasvun riskin kannalta alhainen. Tuulensuojan ulkopinnan suhteellista kosteutta käytännön rakenteessa laskee merkittävästi myös ilmavälissä tapahtuvat ilmavirtaukset, joita ei tässä laskelmassa ole huomioitu. Höyrynsulun ulkopinnan suhteellinen kosteus nousee kesällä ja syksyllä lähelle 85 % villan kohdalla ja 80 % puurungon sisänurkan kohdalla 1. ja 2. laskentamallin tapauksessa. Laskentamallien 3. ja 4 tapauksissa suhteellisen kosteuden lukemat höyrynsulun pinnalla jää kesän ja syksyn aikana alle 80 %:iin. Tehtyjen laskelmien perusteella rakenteisiin ei tiivisty eikä keräänny kosteutta. Arvioitaessa mahdollisesti höyrynsulun ulkopinnalla tapahtuvaa ajoittaista mikrobikasvua ja sen haitallisuutta tulee ottaa huomioon myös rakenteen ilmatiiveys. Ajoittainen mikrobikasvu kerroksellisissa ulkoseinärakenteissa on varsin tavanomaista johtuen lähinnä vaihtelevista ulko-olosuhteista ja tilojen kosteuskuormista. Höyrynsulun pinnan suhteellista kosteutta käytännön rakenteessa laskee lisäksi myös ilmavälissä esiintyvät ilmavirtaukset, joita laskennassa ei ole huomioitu. Polyamidipohjaisen höyrynsulkumuovin kiertäminen puurungon ympäriltä ulkokautta ei aiheuta merkittävää kosteusteknistä riskiä tutkittaville rakenteille kalvon toimiessa annettujen lähtötietojen mukaisesti (liite 1, Vario KM Duplex). Tuulensuojalevyn valinta vaikuttaa etenkin tutkittavien rakenteiden puurungon ulkopinnan lämpöolosuhteisiin sekä rakenteen kokonaiskosteuspitoisuuteen. Kokonaiskosteuspitoisuus oli suurin 1. laskentamallin tapauksessa kun tuulensuojaa ei ollut ja pienin 4. laskentamallin tapauksessa, kun tuulensuojana käytettiin Isover RKL-FASADE 50 mm tuulensuojavillaa. PA kalvo mahdollistaa rakenteen kuivumisen tehokkaammin kuin PE -kalvo, etenkin puurungon kohdalla. PE kalvo hidastaa merkittävästi puurungon kuivumiskykyä tutkittavan rakenteen tapauksessa, koska puurungon keskimääräinen suhteellinen kosteus pysyy yli 75 % ensimmäisen vuoden aikana eikä laske alle 70 %. Lisäksi tehtyjen tarkastelujen perusteella 1. ja 2. laskentamallien tapauksessa, jos PA kalvo korvataan PE kalvolla, puurungon ulkopinnan vaurioitumista voidaan pitää todennäköisenä.

20 Tutkimusselostus 20 (20) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Tämän takia PE kalvon kiertäminen puurungon ympäri ulkokautta ei ole suositeltavaa tarkasteltavissa rakenteissa. Yhteenvetona tehdyistä laskelmista voidaan todeta, että tutkittavat 2., 3. ja 4. laskentamallit toimivat kosteusteknisesti laskelmissa käytetyillä lähtötiedoilla. Tuulensuojalevyn käyttö tutkittavassa rakenteessa on suositeltavaa myös ilmatiiviysvaatimusten takia, joten 1. laskentamallia ei voida pitää toimivana ratkaisuna. Kuitenkin 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa talviaikaan lämpötila puurungon ulkopinnassa laskee pakkasen puolelle. Koska riittävää tietoa PA kalvon toiminnasta pakkasolosuhteissa ei ole käytettävissä, ei 2. laskentamallin tapausta voida pitää lämpöteknisesti toimivana. Pakkasolosuhteet ja jäätyminen saattavat vaikuttaa PA kalvon vesihöyrynläpäisevyyteen, jolloin PA kalvon vesihöyrynläpäisevyys pienenee. Laskelmien perusteella tiiviimmän höyrynsulun käyttäminen aiheuttaa puurungon ulkopintaan todennäköisen vaurioitumisen. Näiden laskelmien ja lähtötietojen perusteella tutkittava rakenne vaatii tuulensuojaksi vähintään Isover RKL-FASADE 50 mm, jotta höyrynsulun lämpötila ei laske pakkasen puolelle ja näin ollen aiheuta riskiä puurungon vaurioitumiseen. Laskennan tulokset ja niistä tehdyt oletukset pätevät ainoastaan laskennassa tehdyillä lähtöoletuksilla. Laskennan tulosten luotettavuuteen ja tulosten tulkintaan vaikuttavat olennaisesti mm. rakenteen ilmavälin virtausteknisen toiminnan huomioimattomuus, oletukset sääoloista sekä materiaaliominaisuuksista. Lisäksi rakennuksen sisäpuolisessa kosteusrasituksessa tapahtuvat muutokset (esim. sisäilma) sekä ulkovaipan vesivuodot voivat ajoittain lisätä rakenteen kosteusrasitusta. Helsingissä Vahanen Oy Tarkastanut: Hanna Keinänen, DI Ari-Veikko Kettunen, DI Liite 1 Liite 2 Liite 3 Liite 4 Laskennassa käytetyt lähtöarvot ja materiaalitiedot Laskennassa käytetyt ulko- ja sisäilman lämpötila ja suhteellinen kosteus 3 vuoden tarkastelujaksolla Tutkittavien rakenteiden lämpötilan sekä suhteellisen kosteuden jakaumat, testivuoden talven kriittisimpänä ajankohtana ( ) Tutkittavien rakenteiden lämpötilan sekä suhteellisen kosteuden jakaumat, testivuoden talven kriittisimpänä ajankohtana ( )

21 LIITE 1 1 (9) Lähtötiedot laskemiin

30 LIITE 2 1 (2) Ulko- ja sisäolosuhteet ULKO-OLOSUHTEET:

31 LIITE 2 2 (2) Ulko- ja sisäolosuhteet SISÄOLOSUHTEET:

32 LIITE 3 1 (4) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Talven kriittisin ajankohta Kuvat 1-2. Testivuoden talven kriittisimmän ajankohdan ( ) lämpötilajakauma [ o C] rakenteessa 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa 2D sekä 3D kuvaajana. Kuvat 3-4. Testivuoden talven kriittisimmän ajankohdan ( ) suhteellisen kosteuden [%] jakauma rakenteessa 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa 2D sekä 3D kuvaajana.

33 LIITE 3 2 (4) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Talven kriittisin ajankohta Kuvat 5-6. Testivuoden talven kriittisimmän ajankohdan ( ) lämpötilajakauma [ o C] rakenteessa 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa 2D sekä 3D kuvaajana. Kuvat 7-8. Testivuoden talven kriittisimmän ajankohdan ( ) suhteellisen kosteuden [%] jakauma rakenteessa 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa 2D sekä 3D kuvaajana.

34 LIITE 3 3 (4) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Talven kriittisin ajankohta Kuvat Testivuoden talven kriittisimmän ajankohdan ( ) lämpötilajakauma [ o C] rakenteessa 3. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 30 mm) tapauksessa 2D sekä 3D kuvaajana. Kuvat Testivuoden talven kriittisimmän ajankohdan ( ) suhteellisen kosteuden jakauma [%] rakenteessa 3. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 30 mm) tapauksessa 2D sekä 3D kuvaajana.

35 LIITE 3 4 (4) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Talven kriittisin ajankohta Kuvat Testivuoden talven kriittisimmän ajankohdan ( ) lämpötilajakauma [ o C] rakenteessa 4. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 50 mm) tapauksessa 2D sekä 3D kuvaajana. Kuvat Testivuoden talven kriittisimmän ajankohdan ( ) suhteellisen kosteuden jakauma [%] rakenteessa 4. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 50 mm) tapauksessa 2D sekä 3D kuvaajana.

36 LIITE 4 1 (4) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kesän kriittisin ajankohta Kuvat 1-2. Testivuoden kesän kriittisimmän ajankohdan ( ) lämpötilajakauma [ o C] rakenteessa 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa 2D ja 3D kuvaajana. Kuvat 3-4. Testivuoden kesän kriittisimmän ajankohdan ( ) suhteellisen kosteuden [%] jakauma rakenteessa 1. laskentamallin (ei tuulensuojaa) tapauksessa 2D ja 3D kuvaajana.

37 LIITE 4 2 (4) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kesän kriittisin ajankohta Kuvat 5-6. Testivuoden kesän kriittisimmän ajankohdan ( ) lämpötilajakauma [ o C] rakenteessa 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa 2D ja 3D kuvaajana. Kuvat 7-8. Testivuoden kesän kriittisimmän ajankohdan ( ) suhteellisen kosteuden [%] jakauma rakenteessa 2. laskentamallin (tuulensuojana kipsilevy 9 mm) tapauksessa 2D ja 3D kuvaajana.

38 LIITE 4 3 (4) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kesän kriittisin ajankohta Kuvat Testivuoden kesän kriittisimmän ajankohdan ( ) lämpötilajakauma [ o C] rakenteessa 3. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 30 mm) tapauksessa 2D ja 3D kuvaajana. Kuvat Testivuoden kesän kriittisimmän ajankohdan ( ) suhteellisen kosteuden jakauma [%] rakenteessa 3. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 30 mm) tapauksessa 2D ja 3D kuvaajana.

39 LIITE 4 4 (4) Ulkoseinärakenteen lämpö- ja kosteustekninen tarkastelu Kesän kriittisin ajankohta Kuvat Testivuoden kesän kriittisimmän ajankohdan ( ) lämpötilajakauma [ o C] rakenteessa 4. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 50 mm) tapauksessa 2D ja 3D kuvaajana. Kuvat Testivuoden kesän kriittisimmän ajankohdan ( ) suhteellisen kosteuden jakauma [%] rakenteessa 4. laskentamallin (tuulensuojana Isover RKL-FACADE 50 mm) tapauksessa 2D ja 3D kuvaajana.