466111S Rakennusfysiikka LÄMMÖNLÄPÄISYKERTOIMEN LASKENTA Opettaja: Raimo Hannila Luentomateriaali: Professori Mikko Malaska Oulun yliopisto
LÄHDEKIRJALLISUUTTA Suomen rakentamismääräyskokoelma, osat C3 (Määräykset 2010) Ympäristöministeriön kotisivut: http://www.ymparisto.fi/default.asp?contentid=394585&lan=fi ; EI TOIMI! RIL 225-2004, Rakennusosien lämmönläpäisykertoimien laskenta, Ohje standardien SFS-EN ISO 10456 ja SFS-EN ISO 6946 soveltamiseen SFS-EN ISO 6946 Rakennuskomponentit ja osat. Lämmönjohtavuus ja lämmönläpäisykerroin. Laskentamenetelmä. SFS-EN ISO 10456 Rakennusaineet ja tuotteet. Menetelmät ilmoitetun lämpöteknisen arvon ja lämpöteknisen suunnitteluarvon suunnitteluarvon määrittämiseksi. Puurakenteen U-arvon määrittäminen, Puuinfo, http://www.puuinfo.fi/rakentaminen/mitoitusohjelmat/puurakenteen-u-arvon-maarittaminen Alapohjan U-arvon määrittäminen, Puuinfo, http://www.puuinfo.fi/rakentaminen/mitoitusohjelmat/alapohjan-u-arvon-maarittaminen
LÄMMÖNLÄPÄISYKERTOIMEN LASKENTAMENETELMÄT Suomen rakentamismääräyskokoelman osa C4 esittää hyväksyttävinä lämmönjohtavuuden ja lämmönläpäisykertoimen laskentamenetelminä: 1. Osassa C4 viranomaisten määrittämiin normaalisen lämmönjohtavuuden λ n arvoihin perustuva menetelmä. 2. Eurooppalaisten suunnittelustandardien mukaiset laskentamenetelmät, joissa teknisenä tietona esitetään lämmönjohtavuuden ilmoitettu arvo λ Declared, joka ei ole suunnitteluarvo, vaan lämmönjohtavuuden määrittämisen lähtötieto (EN ISO 6946). Lämmöneristeiden lämmönjohtavuuden suunnitteluarvo λ design määritetään standardissa SFS-EN ISO 10456 esitetyllä tavalla. Lämmönläpäisykertoimen U c laskentamenetelmä on esitetty standardissa SFS-EN ISO 6946. λ n ja λ design -arvot poikkeavat toisistaan sekä määritysperusteiltaan että yleensä myös lukuarvoltaan. Menetelmät eivät ole yhteensopivia ja niiden sekakäyttöä tulee välttää.
NORMAALINEN LÄMMÖNJOHTAVUUS (RakMK) Normaalisen lämmönjohtavuuden λ n arvot ovat rakentamismääräyskokoelman osassa C4 ja voimassaolevissa tyyppihyväksyntäpäätöksissä esitettyjä Ympäristöministeriön antamia suunnitteluarvoja. Arvoja määritettäessä on otettu huomioon mm. eri sovelluskohteet, eri suojaustavat sekä ilmavirtausten lämpöhäviötä suurentava vaikutus. λ n λ 10 Δλ hajonta Δλ λ 10 Δλ 10 ΣΔλ 10 10 o C keskilämpötilassa mitattujen lämmönjohtavuustulosten keskiarvo, joka ilmoitetaan kolmella merkitsevällä numerolla pyöristettynä lähimpään 0:lla tai 5:llä päättyvään lukuun. Valmistusteknisistä syistä johtuvan lämmönjohtavuuden hajonnan huomioon ottava lämmönjohtavuuden lisäys. Lämmönjohtavuuden lisäysten summa, jolla otetaan huomioon lämmöneristyksen suojaustavan merkitys, valmiin lämmöneristyksen vähäisten epäideaalisuuksien vaikutus, lämmöneristeen ilmanläpäisevyyden vaikutus sekä tarvittaessa eristeen kosteuspitoisuuden vaikutus, iän mukana tapahtuva lämmöneristeen lämmönjohtavuuden palautumaton muuttuminen ja eristyksen keskilämpötilan poikkeaminen 10C keskilämpötilasta.
ERI KÄYTTÖOLOSUHTEIDEN VAIKUTUS LÄMMÖNJOHTAVUUTEEN (RakMK Osa C4)
LÄMMÖNJOHTAVUUDEN SUUNNITTELUARVO (EN) Lämmönjohtavuuden suunnitteluarvo λ design määritetään lämmönjohtavuuden ilmoitetusta arvosta standardin SFS-EN ISO 10456 mukaisesti. λ design λ declared F T F F m a F T F m F a Lämpötilan poikkeamisen huomioon ottava muuntokerroin. Kosteuspitoisuuden poikkeamisen huomioon ottava muuntokerroin. Lämmönjohtavuuden vanhenemismuutoksen huomioon ottava muuntokerroin.
LÄMMÖNJOHTAVUUDEN SUUNNITTELUARVON MÄÄRITTÄMINEN (EN) Ilmoitetun lämmönjohtavuuden λ declared arvon oikeellisuudesta vastaa valmistaja ja arvo merkitään tuotteeseen tai pakkaukseen. Valmistaja määrittää λ Declared -arvon laboratoriossa +10C keskilämpötilassa mitatuista lämmönjohtavuuden arvoista λ 10. Eurooppalainen menetelmä edellyttää, että suunnittelija määrittää suunnitteluarvon λ design määrittämisen olosuhteet ja lähtötiedot. Aikaisemmin viranomaiset ovat tehneet tämän työn ja ottaneet lähtötiedot huomioon normaalisen lämmönjohtavuuden arvossa. Suunnittelija valitsee suunnittelulämpötilan ja suunnittelukosteuden. Palautumattoman vanhenemismuutoksen selvittäminen ei ole tarpeen silloin, kun se on otettu huomioon ilmoitetussa lämmönjohtavuudessa.
LÄMMÖNJOHTAVUUKSIEN VERTAILU - Polyuretaani Normaalinen lämmönjohtavuus λ n RakMK osa C4 Normaalinen lämmönjohtavuus λ design SPU Eristeet
LÄMPÖTILAN MUUNTOTEKIJÄ Lämpötilan muuntotekijä voidaan laskea RIL 225-2004 kaavalla 2, jossa lämpötilan muuntokerroin saadaan saman julkaisun liitteestä A.2 Ks. Taulukko A.3
LÄMPÖTILAN MUUNTOKERROIN Liitte A.2 / RIL 225-2004
KOSTEIDEN LÄMMÖNERISTYSTEN LÄMMÖNJOHTAVUUS KOSTEUDEN MUUNTOTEKIJÄ Kuivana pysyvässä rakennusosassa hygroskooppiselle eristeelle ilmoitettuun lämmönjohtavuuteen tehdään hygroskooppisen kosteuden vaikutuksen huomioon ottava lisäys Δλ hyg = 0,001 W/(mK). Kosteassa rakennusosassa hygroskooppiselle lämmöneristeelle lasketaan kosteuden muuntotekijä RIL 225-2004 kaavalla 3 tai 4. Kosteuden muuntokerroin saadaan julkaisun liitteestä A.3.
KOSTEUDEN MUUNTOKEROIN Liitte A.3 / RIL 225-2004
LÄMMÖNJOHTAVUUS ESIMERKKI 1 (RIL 225-2004)? λ design λ declared F T F F m a
LÄMMÖNJOHTAVUUS ESIMERKKI 2 (RIL 225-2004)?
KORJATTU LÄMMÖNLÄPÄISYKERROIN Eurooppalaisten standardien mukaan määritetyssä rakennusosan korjatun lämmönläpäisykertoimen arvossa U c otetaan huomioon ilmarakojen, ilmanläpäisevyyden, mekaanisten kiinnikkeiden sekä kylmäsiltojen vaikutus (SFS-EN ISO 6946 / Liite D). U c U U Lämmönläpäisykerroin, jossa ei ole otettu huomioon korjaustekijää. g f r a ΨX g f r a ΨX Ilmarakojen korjaustekijä Mekaanisten kiinikkeiden korjaustekijä Käännettyjen kattojen korjaustekijä (ei ohjetta) Ilmanläpäisevyyden vaikutuksen huomioon ottava korjaustekijä Kylmäsiltojen korjaustekijä Lämmönläpäisykertoimen vaatimustenmukaisuus osoitetaan, ja rakentamismääräyskokoelman mukaiset lämpöhäviön tasauslaskelmat suoritetaan käyttäen korjattua lämmönläpäisykerrointa U c.
LÄMMÖNLÄPÄISYKERROIN Lämmönläpäisykerroin U lasketaan kaavalla (Kaava 2 / SFS-EN ISO 6946 / Liite D): 1 U R T Rakennuskomponentin kokonaislämmönvastus voidaan laskea seuraavilla kaavoilla: Homogeenisista kerroksista rakennuskomponentin voidaan laskea kaavalla (Kaava 3 4 / SFS-EN ISO 6946): R T R R R... Si 1 2 R n R Se Homogeenisista ja epähomogeenisista kerroksista koostuvan rakennuskomponentin kokonaislämmönvastus lasketaan kaavalla(kaava 4 5 / SFS-EN ISO 6946): R T R ' T R '' T 2 Ylälikiarvon ja alalikiarvon keskiarvo.
KOKONAISLÄMMÖNVASTUKSEN YLÄLIKIARVO Kun epätasa-aineisen rakennusosan pinnan suuntaisissa ainekerroksissa on rinnakkain lämmönvastukseltaan erilaisia osa-alueita, lasketaan epätasa-aineisen ainekerroksen j lämmönvastus kaavasta (Kaava 5 6 / SFS-EN ISO 6946): Tämä arvo on kokonaislämmönvastuksen ylälikiarvo.
KOKONAISLÄMMÖNVASTUKSEN ALALIKIARVO Kun rakennusosassa on pintojen suuntaisia ainekerroksia, joissa on rinnakkain lämmönvastukseltaan erilaisia osa-alueita, lasketaan epätasa-aineisenkerroksen lämmönvastus kaavasta (Kaava 6 7 / SFS-EN ISO 6946): Kokonaislämmönvastuksen alalikiarvo lasketaan olettaen, että kaikki komponentin pintojen kanssa yhdensuuntaiset tasot ovat isotermisia tasoja (Kaava 7 8 / SFS-EN ISO 6946): R 1 d j λ aj R 2 d j λ bj Katso selitykset standardista SFS-EN ISO 6946.
KORJAUSTEKIJÄ - ILMARAOT g f r a ΨX Korjaustekijän arvo riippuu oletetusta korjaustasosta: 0 / Ideaalinen lämmöneristys: Käytettävä lämmöneriste ja hyvän rakentamistavan mukainen asentamistapa ja tekniikka johtavat säännönmukaisesti tulokseen, jossa lämmöneristys liimautuu tai puristuu kiinni kaikkiin eristetilaa rajoittaviin pintoihin mukautuen täysin pintojen mahdollisiin epätasaisuuksiin. Eristekerros on saumaton. 1 / Hyvin asennettu vähäisiä epäideaalisuuksia sisältävä lämmöneristys: Kiinni kaikkiin eristetilaa rajoittaviin pintoihin mukautuen täysin pintojen mahdollisiin epätasaisuuksiin, puskusaumoja, eristyksen läpäiseviä siteitä. 2 / Hyvin asennettu epäideaalisuuksia sisältävä lämmöneristys: Eriste on paikoitellen irti eristetilaa rajoittavista pinnoista, puskusaumoja, eristyksen läpäiseviä siteitä.
LÄMMÖNLÄPÄISY- KERTOIMEN KORJAUKSET LIITE D SFS-EN ISO 6946
KORJAUSTEKIJÄ - ILMANLÄPÄISEVYYS g f r a ΨX Lämmönläpäisykertoimen korjaustekijä voidaan laskea kaavasta (Kaava 10 / RIL 225-2004):
ESIMERKKI: Seinärakenteen lämmönläpäisykertoimen laskenta ohjestandardien SFS-EN ISO 10456 ja SFS-EN ISO 6946 kuvaamalla menetelmällä. Laskuesimerkki on lainattu lähteestä: RIL 225-2004 ss. 46 51. Annettu esimerkki pdf-tiedosto; (Esim L6 Nopassa 2015).
PUUINFON U-ARVOLASKURIT Puuinfon kotisivuilta on ladattavissa ohjelmat, joilla voidaan määrittää puurakenteen ja alapohjan U-arvot. Puurakenteen U-arvon määrittäminen, Puuinfo, http://www.puuinfo.fi/rakentaminen/mitoitusohjelmat/puurakenteenu-arvon-maarittaminen Alapohjan U-arvon määrittäminen, Puuinfo, http://www.puuinfo.fi/rakentaminen/mitoitusohjelmat/alapohjan-uarvon-maarittaminen