ARK-A.3000 Rakennetekniikka (4op) Lämpö- ja kosteustekniset laskelmat Hannu Hirsi.
SRakMK ja rakennusten energiatehokkuus :
Lämmöneristävyys laskelmat, lämmöneristyksen termit, kertausta : Lämmönjohtavuus (W/mK) Keskimääräinen lämmönjohtavuus 10 on laboratorioolosuhteissa saatu arvo Lämmönjohtavuuden suunnitteluarvo U ottaa huomioon rakenteessa olevat kylmäsillat ja todelliset kosteus- ym. olosuhteet Lämmönläpäisykerroin U (W/m 2 K) Käytetään myös merkintää k Puhutaan U-arvosta tai k-arvosta Lämmönvastus R T (m 2 K/W) vanha merkintä m Pintavastus R S (m 2 K/W) sisäpuolinen pintavastus R si ulkopuolinen pintavastus R se uhuomattava, että U = 1 / R T
Materiaalien lämmönjohtavuuksia u on lämmönjohtavuuden suunnitteluarvo. yksikkönä ( W/mK ). Lämmönjohtavuus lisääntyy voimakkaasti matriaalien huokoisuuden, niiden sisältämän ilman vähetessä. Myös rakennusaineen kostuminen vakuttaa nopeasti lämmönjohtavuuteen. Betonin lämmönjohtavuus on 50x suurempi kuin lämmöneristeillä. Puun lämmönjohtavuus on kymmenesosa betonin lämmönjohtavuudesta. Rakenteiden lämmöneristävyyttä ei voi suoraan arvioida lämmönjohtavuuden perusteella.
Ote RakMK C4 taulukosta : Normitetut lämmönjohtavuuden suunnitteluarvot saadaan SRakMK:sta. Lämmöneristevalmistajilta saa tuotekohtaisia arvoja : Esim Paroc FPS 8A Ilmoitettu lämmönjohtavuus, D =0,34 W/mK EN 13162
SRMK C4, pintavastukset ( m 2 K / W ) : Sisäpuolinen pintavastus R si : Vaakasuuntaan 0,13 Ylöspäin 0,10 Alaspäin 0,17 Ulkopuolinen pintavastus R se : Vaakasuuntaan 0,04 Ylöspäin 0,04 Alaspäin 0,04
Tuulettumattoman ilmakerroksen lämmönvastus : Ei heijastavalla pinnalla, > 0.8, Rg (m 2 K / W): Heijastavalla pinnalla, < 0.2, Rg (m 2 K / W) : Kuinka suuri on tuulettuvan ilmaraon lämmönvastus?
Lämmöneristyksen laskenta : 1. Lasketaan kerroksittain lämpövastukset : Jokaisen kerroksen vastus, R-arvo lasketaan erikseen. Rakennekerroksen R-arvo saadaan jakamalla rakenneosan paksuus materiaalin lämmönjohtavuudella l. 2. Saadut R-arvot lasketaan yhteen, jolloin saadaan arvo R T : Vain tuulettuvan tilan sisäpuoliset rakenteet otetaan huomioon 3. Rakenteen pinnassa oleva seisova ilmakerros toimii yhtenä rakenneosana : R T :hen tulee siis ottaa mukaan ulko- ja sisäpuolinen seisovan ilmakerroksen lämmönvastus eli R se + R si 4. U-arvo on yhteenlasketun R-arvon (R T ) käänteisluku. 5. U-arvoa verrataan viranomaisen antamaan maksimiarvoon.
Esimerkki lämmönjohtavuuksien, U-arvon laskemisesta : 0 1 2 3 4 Oliko vaikeaa? Kysy nyt, ettet ihmettele tentissä. - käytä aina metrejä, W ja K.
Lisälämmöneristäminen : Rakenteita lisälämmöneristettäessä on varmistuttava : rakenteen tiivistämisestä ilmavuotoja vastaan ja ettei rakenteeseen ala tiivistyä kosteutta. 1. Lisälämmöneriste rakenteen sisäpinnalla : 2. Lisälämmöneriste rakenteen ulkopinnalla :
Lisälämmöneristäminen jatkuu... 1. Lisälämmöneriste on asennettu tiiviisti rakenteen sisäpintaan, ulkopuolista verhousta ei ole vielä päätetty : Rakenneosat : 1 1 Lähtötilanne : Lopputilanne : 0 3 4 2 6 7 8 5 9 2 2 U 1 = 0,9 W/m 2 K U 2 = 0,4 W/m 2 K
Lisälämmöneristäminen jatkuu... 2. Lisälämmöneriste on asennettu tiiviisti rakenteen sisäpintaan : Rakenneosat : Lähtötilanne : Lopputilanne : U 1 = 0,9 W/m 2 K U 2 = 0,4 W/m 2 K
SRMK C3 ja D3, vaatimukset U-arvolle ( W / m 2 K) : Terveydellisistä syistä rakenteiden lämmönläpäisykertoimelle on annettu enimmäisarvot : seinän < 0,6 W/m 2 K, ikkunan < 1,8 W/m 2 K ja puolilämmin tila < 2,8 W/m 2 K Lämpimän tilan (> 17 C) rajoittuessa ulkoilmaan: seinä 0,17 hirsiseinä 0,40 ylä- tai alapohja 0,09 ryömintätila 0,17 rakenne maata vasten 0,16 ikkuna, kattoikkuna, ovi 1,0
SRMK C3 ja D3, vaatimukset U-arvolle jatkuu... Puolilämpimän tilan (5 17 C) rajoittuessa ulkoilmaan, lämmittämättömään tilaan tai maahan: seinä 0,26 ylä- tai alapohja 0,14 ryömintätila 0,26 rakenne maata vasten 0,24 ikkuna, ovi 1,4 Lämpimän tilan rajoittuessa puolilämpimään tilaan: seinä 0,6 välipohja 0,6 ikkuna, kattoikkuna, ovi 2,8 Jäähdytettävän kylmän tilan rajoittuessa lämpimään tilaan: seinä, välipohja 0,27 ovi 1,4
Kosteudeneristyksen termit : Maksimikosteus eli kyllästymispiste (g / m 3 ) Kyllästymispiste riippuu ilman lämpötilasta, kylmään ilmaan mahtuu vain vähän vesihöyryä. Lämpötila, jossa tietyn vesimäärän sisältämän ilman maksimikosteus saavutetaan on kastepiste. Absoluuttinen kosteus (g / m 3 ) Todellinen vesimäärä. Suhteellinen kosteus (RH %) Hetkellinen kosteus prosentteina maksimikosteudesta. Kyllästymispisteessä ilman suhteellinen kosteus on 100 %. Diffuusioluku (kg m / m 2 s Pa) Vesihöyryn läpäisevyys. Diffuusiovastus (m 2 s Pa / kg) Käytetään ohuille rakenneosille kuten muovi/ ym. kalvoille.
Vesihöyryn kyllästyspaine ja vesihöyrypitoisuus lämpötilan funktiona : Vettä on äärimmäisen vähän. Osapaine putoaa suhteessa hieman enemmän Vettä on tilavuudesta 2 cl / m 3 Vettä on jo 2.5 kertainen määrä Paine kasvaa suhteessa enemmän
Materiaalien vesihöyryn läpäisevyyksiä : Rakennusmateriaalit voitiin jakaa huokoisiin ja tiiviisiin aineisiin. Monesti suhteutetaan ilmaan : betoniläpäisevyys 1 / 26 huokoinen kuitul. 1 / 6
Ohuiden rakenteiden vesihöyryn vastuksia : Erilaisten höyrynsulkujen vastus ilmoitetaan aina kokonaisarvona : aine on käytännössä kosteutta läpäisemätön mutta siinä olevat reiät vuotavat.
Esimerkki rakenteen kosteusteknisestä tarkastelusta : 0 1 1 3 4 2 5 5 6 7 8 9 10 5 5 2 2 5 5 Tiivistyminen tapahtuu pääosin materiaalien rajapinnassa. Jos materiaali harvenee ulospäin mentäessä tiivistymistä ei voi tapahtua.
Kosteuseristyksen laskenta, kastepiste : 1. Lasketaan ensin kerrosten lämpötilat ja jatketaankin eteenpäin... 2. Lasketaan vesihöyryn osapaineet, potentiaali ja osapaineet kyllästystilassa. 3. Lasketaan kerroksittain vesihöyrynvastukset : Jokaisen kerroksen vastus, m d -arvo lasketaan erikseen. Rakennekerroksen m d -arvo saadaan jakamalla rakenneosan paksuus materiaalin kosteudenläpäisevyydellä. 4. Saadut m d -arvot lasketaan yhteen, jolloin saadaan kokonaisvastus. Vain tuulettuvan tilan sisäpuoliset rakenteet otetaan huomioon. Rakenteen pinnassa olevat ilmakerrokset voidaan unohtaa. Mitään pintavastuksia ei tunneta. 5. Paine jakautuu rakenteessa vastuksen mukaan, lämpötila-analogia. 6. Tutkitaan ylittääkö kosteuspitoisuus jossain kohtaa rakennetta vesihöyryllä kyllästetyn ilman kosteuspitoisuuden, kastepiste.
Esimerkki sahanpuruseinän kosteustila :
Puuseinä varustettuna kosteussululla :
Puuseinä ilman kosteussulkua :