FRAME-PROJEKTIN ESITTELY

Transkriptio

1 FRAME-PROJEKTIN ESITTELY TkT Juha Vinha

2 TAUSTA TTY teki ympäristöministeriölle selvityksen, jossa tuotiin esiin useita erilaisia riskitekijöitä ja haasteita, joita liittyy rakennusvaipan lisälämmöneristämiseen. - toteutustekniikat muuttuvat - kokemus ja tietotaito puuttuu - kosteustekninen toiminta heikkenee - vikasietoisuus vähenee ja virheiden merkitys korostuu Ympäristöministeriö haluaa selvittää ilmastonmuutoksen vaikutuksia rakentamiseen - ilmastonmuutos heikentää rakenteiden kosteusteknistä toimintaa entisestään - viistosateet lisääntyvät ja rakenteet kastuvat useammin - homeen kasvulle ja pakkasrapautumiselle otolliset olosuhteet lisääntyvät - pilvisyys lisääntyy ja kuivumisajat vähenevät Kansainvälinen yhteistyö näiden aiheiden tiimoilta on käynnistymässä IEA:n alaisuudessa (IEA Annex tutkimusohjelma). Juha Vinha 2

3 TAVOITTEET Selvittää rakennusosien rakennusfysikaalista toimintaa Suomen ilmastossa ottamalla huomioon ilmastonmuutoksen ja lämmöneristyksen lisäämisen vaikutukset. Määrittää kriittisiä lämmöneristyspaksuuksia, jos mahdollista. Selvittää millä rakenteellisilla tai muilla teknisillä ratkaisuilla rakenteiden toimintaa voidaan parhaiten parantaa. Antaa suosituksia ja ohjeita Suomen tuleviin rakentamismääräyksiin. Antaa suosituksia ja ohjeita rakennusalalle sekä välittää kansainvälisissä projekteissa saatua tietoa rakenteiden toiminnasta vientimaiden ilmastossa. Juha Vinha 3

4 PROJEKTIN YHTEISTYÖ Juha Vinha 4

5 TOIMENPITEET 1. Projektin organisointi 2. Kirjallisuusselvitys 3. Toimintakriteerien ja raja-arvojen valinta laskentatarkasteluja varten 4. Ulkoilman referenssivuosien määrittäminen laskentatarkasteluja varten 5. Sisäilman mitoitusolosuhteiden valinta laskentatarkasteluja varten 6. Laskentaohjelmien toiminnan verifiointi 7. Vaipparakenteiden tarkastelut 8. Yhteistyö Chalmersin, Lundin ja Dresdenin teknillisen yliopiston kanssa 9. Kansainvälinen yhteistyö IEA Annex tutkimusohjelmassa 10. Tutkimustulosten raportointi ja ohjeiden teko Juha Vinha 5

6 ULKOILMAN OLOSUHTEET TULEVAISUUDEN ILMASTOSSA Juha Vinha 6

7 VAIPPARAKENTEIDEN TARKASTELUT Tutkimusmetodi Laskenta Labra Kenttä 1. Julkisivut X 2. Rankarakenteiset ulkoseinät X 3. Massiivirakenteet X 4. Rakenteiden sisäinen konvektio X X 5. Tuuletetut yläpohjat X X 6. Tuulettumattomat yläpohjat X 7. Ryömintätilaiset alapohjat X X 8. Maanvastaiset rakenteet X 9. Ikkunat X 10. Kylmäsillat X 11. Rakenteiden jäähdytys X Juha Vinha 7

8 PUURUNKOINEN ULKOSEINÄ Puurunkoisen ulkoseinän rakennusfysikaalinen toiminta muuttuu rakenteen toteutustapojen muuttuessa ja ilmastonmuutoksen seurauksena Kosteuden siirtyminen ulkoa sisäänpäin lisääntyy. Höyrynsulun toiminta eri tilanteissa on tarkistettava. Puurungon ulkopuolelle tulee laittaa hyvin lämpöä eristävä tuulensuoja tai vaakakoolaus. Runkopuun leveyttä ei voida enää kasvattaa. Vähintään 75 % eristeestä tulee kuitenkin olla höyrynsulun ulkopuolella. Jos höyrynsulku laitetaan sisäpintaan, rakenteen ilmatiiviys kärsii sähköasennuksien vaatimien läpivientien vuoksi. Seinärakenteiden toteutuksessa siirryttäneen esim. levyuuma- tai ristikkoratkaisuiden käyttöön tai kaksoisrunkorakenteeseen. Juha Vinha 8

9 ESIMERKKI, LISÄERISTETTY HIRSISEINÄ? Hirsiseinän kuivuminen hidastuu. Eristeen ulkopinnassa kosteuden tiivistymisriski ja homeen kasvulle otollisia olosuhteita. Ilmavuodot sisältä eristeen taakse estettävä! Sisäpuolinen lämmönvarauskyky menetetään. Juha Vinha 9

10 RAKENTEIDEN SISÄINEN KONVEKTIO Sisäinen konvektio heikentää avohuokoisilla lämmöneristeillä eristettyjen vaipparakenteiden U-arvoa Eurooppalaiset lämmönjohtavuuden suunnitteluarvot (λ design ) eivät sisällä sisäisen konvektion vaikutusta! Juha Vinha 10

11 RAKENTEIDEN SISÄINEN KONVEKTIO Sisäisen konvektion vaikutus lämmöneristeen teholliseen paksuuteen 2,5 m korkeassa ulkoseinärakenteessa Lämmöneristeen asennus epäideaalinen Lähde: Kokko E., Ojanen T. & Salonvaara M Uudet vaipparakenteet. Energian säästö ja kosteustekniikka. VTT tiedotteita Espoo. Varsinkin ulkoseinissä sisäisen konvektion vaikutus on otettava jatkossa paremmin huomioon (pystysuuntaiset konvektiokatkot, ilmaa pitävämmät eristeet). Juha Vinha 11

12 TUULETETTU YLÄPOHJA Lämmöneristyksen parantamisen alentaa tuuletustilan lämpötilaa. kosteuden kondensoituminen ja homeen kasvu yläpohjassa lisääntyy yläpohjien vikasietoisuus heikkenee Kosteusvaurioita on havaittu paljon Etelä-Ruotsissa, mutta myös Suomessa. Juha Vinha 12

13 TUULETETTU YLÄPOHJA Tuuletustilan toimintaa voidaan parantaa koneellisen säädettävän ilmanvaihdon avulla. Kun ulkona on kosteampaa kuin tuuletustilassa, ilmanvaihto on pois päältä ja tilanteen ollessa toisin päin ilmanvaihto toimii. Tuuletustilan olosuhteita voidaan parantaa myös tuuletustilan lämmittämisellä, mutta se kuluttaa energiaa. Koneellisen ilmanvaihdon ongelmana on tuuletustilaan syntyvä yli- tai alipaine sisätiloihin nähden. Kummastakin voi olla haittaa rakenteen toiminnalle. Juha Vinha 13

14 PUURAKENTEINEN RYÖMINTÄTILAINEN ALAPOHJA Puurakenteinen ryömintätilainen alapohja on jo nyt kosteustekninen riskirakenne. Ryömintätilan kosteusteknisen toiminnan tekee hankalaksi maapohja, joka jäähdyttää ryömintätilaa kesällä ja tuottaa sinne kosteutta. Alapohjan lämmöneristyksen parantaminen alentaa ryömintätilan lämpötilaa entisestään. kosteuden kondensoituminen ja homeen kasvu ryömintätilassa lisääntyy ryömintätilan vikasietoisuus heikkenee Puurakenteinen ryömintätilainen alapohja on kaikkein riskialtein rakenne kosteusvaurioille, jos rakenteen lämmöneristystä lisätään. Juha Vinha 14

15 RYÖMINTÄTILAINEN ALAPOHJA (sateinen kesä) Ryömintätilassa homeen kasvulle otolliset olosuhteet Olosuhteita ei voida parantaa millään rakenteellisilla toimenpiteillä Ainoat tavat alentaa suhteellista kosteutta ovat koneellinen kuivatus ja ryömintätilan lämmitys Juha Vinha 15

16 MAANVASTAINEN ALAPOHJA Maanvastaisen alapohjan lämmöneristys on tärkeintä alapohjan reuna-alueilla Perusmuurin on oltava riittävän hyvin lämpöä eristävä, vaikka sille ei olekaan annettu erillistä U-arvovaatimusta. Juha Vinha 16

17 IKKUNAT Lämmöneristyksen parantamisen vaikutukset ikkunan lasiosan toimintaan Kosteuden kondensoituminen lisääntyy ikkunan ulkopintaan, koska ulkopinta jäähtyy (lämpösäteily avaruuteen kirkkaina öinä). Ikkunoiden rikkoutumisriskin on todettu lisääntyvän auringon lämmittävän vaikutuksen lisätessä ulkolasiin kohdistuvaa paineen vaihtelua. Ikkunan lasiosan U-arvoa ei tule enää parantaa (nykyisin tasolla n. 0,6 W/m 2 K). Ikkunan U-arvon parantaminen tapahtuu karmin U-arvoa parantamalla. Esim. puukarmi voidaan korvata polyuretaanitäytteisellä karmilla. Juha Vinha 17

18 KYLMÄSILLAT Lämmöneristyspaksuuden kasvattaminen voi sekä lisätä että vähentää kylmäsiltojen vaikutusta rakenteissa Hyvin eristetyssä talossa kylmäsiltojen merkitys energiankulutuksessa korostuu. Pystyrakenteissa lämmöneristyksen läpi tehtävien ripustusten ja kannatusten dimensiot kasvavat. Rankarakenteet voidaan toteuttaa levyuuma- tai ristikkorakenteina tai kaksoisrunkorakenteina, jolloin tukirungon kylmäsiltavaikutus vähenee (vähennystä tapahtuu myös nurkissa). Paksujen rakennusosien liittyessä ohuisiin rakennusosiin niiden tehollinen lämmöneristyspaksuus on liitosalueella todellista eristepaksuutta pienempi. Juha Vinha 18