TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R-04181-13. Renovation Panel Tuuletusuritetun lisälämmöneristerakenteen kosteustekninen toimivuus



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

TUTKIMUSSELOSTUS Nro VTT-S Termex Zero -seinärakenteen lämmönläpäisykerroin

Uuden Termex Zero -seinärakenteen lämmönläpäisykerroin

CLT-rakenteiden rakennusfysikaalinen toimivuus

Energiatehokkaiden puurakenteiden lämpö-, kosteusja tiiviystekninen toimivuus

Massiivirakenteiden sisäpuolinen lämmöneristäminen

Rakenteiden kosteustekniikka ja FUTBEMS -hanke FInZEB Työpaja Tuomo Ojanen Erikoistutkija, VTT

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

KOSTEUSTURVALLINEN LÄMMÖNERISTE. Pekka Reijonen, Paroc Oy Ab, Puupäivä

Lisälämmöneristämisen hyvät periaatteet

Passiivirakenteiden kosteusteknisen toimivuuden laskennallinen tarkastelu

Kosteusturvalliset matalaenergia- ja. Jyri Nieminen VTT

Tuulettuvien yläpohjien toiminta

Kosteusteknisesti turvallinen matalaenergia- ja passiivirakentaminen Pasi Käkelä 1), Janne Jormalainen 1)

Lisälämmöneristäminen olennainen osa korjausrakentamista

ENERGIAA SÄÄSTÄVIEN JULKISIVUKORJAUSTEN KOSTEUSTEKNINEN TOIMINTA

KOSTEUDENHALLINTA ENERGIATEHOKKAASSA RAKENTAMISESSA

Kosteus- ja mikrobivauriot koulurakennuksissa TTY:n suorittamien kosteusteknisten kuntotutkimusten perusteella

Betonirakenteiden lämmönläpäisykertoimet

Ryömintätilaisten alapohjien toiminta

Lämmöneristeiden merkitys kosteus ja homeongelmien kannalta

Yläpohjan sellukuitulämmöneristyksen painumisen vaikutus rakenteen kokonaislämmönläpäisyyn

HIRSIRAKENNUKSEN LÄMPÖ- JA KOSTEUSTEKNINEN TOIMINTA

Energiatehokkuusvaatimukset ja rakennusterveys

FRAME-PROJEKTI Tutk.joht. Juha Vinha TTY, Rakennustekniikan laitos

TIILIVERHOTTUJEN BETONISEINIEN KUIVUMINEN

TTS Työtehoseura kouluttaa tutkii kehittää

Lämmöneristemateriaalin vaikutus suojaustarpeeseen. Betonipäivät 2014 Toni Pakkala, TTY, Rakenteiden elinkaaritekniikka

Mold growth in building materials

Ennakoiva Laadunohjaus 2016 Kosteudenhallinta. Vaasa Tapani Hahtokari

Betonisandwich- elementit

ARK-A.3000 Rakennetekniikka (4op) Lämpö- ja kosteustekniset laskelmat. Hannu Hirsi.

ASIANTUNTIJALAUSUNTO (3) Rakenne-esimerkkejä SPU FR eristeen käytöstä enintään 16 kerroksisen P1-luokan rakennuksen ulkoseinässä

Ilmansulku + Höyrynsulku Puurakenteen ulkopuolinen eristäminen. Puurakentamisen seminaarikiertue, syksy 2014

FRAME-hankkeen johtopäätöksiä

RAKENNUSVALVONTA. Tommi Riippa

Kosteus-, home- ja laho-ongelmien

LISÄERISTÄMISEN VAIKUTUKSET PUURAKENTEIDEN KOSTEUSTEKNISESSÄ TOIMINNASSA

Ulkoseinäelementtien suunnitteluohjeet

Puurunkoisten ulkoseinärakenteiden kosteustekninen toiminta

KOSTEUS. Visamäentie 35 B HML

SISÄILMAN LAATU. Mika Korpi

RIL Rakennusten veden- ja. varmatoimisiin ja vikasietoisiin ratkaisuihin. Pekka Laamanen

RIL 249 MATALAENERGIARAKENTAMINEN

RAKENNUSFYSIIKKA Kylmäsillat

Uusi energiatehokas julkisivujen saneerausmenetelmä Jussi Kurikka, Pasi Käkelä ja Janne Jormalainen SPU Systems Oy

Metropolia OPS Rakennustekniikka Korjausrakentamisen YAMK -tutkinto Opintojaksokuvaukset

FRAME-PROJEKTIN ESITTELY

Maanvastaisen alapohjan lämmöneristys

VARAUTUMINEN ILMASTONMUUTOKSEEN RAKENTAMISESSA

RAKENNUSFYSIIKKA JA SÄILYTETTÄVÄT RAKENNUKSET

MATTI KILJUNEN RUISKUTETTAVAN POLYURETAANIN LÄMPÖ- JA KOSTEUS- TEKNINEN TOIMIVUUS KORJAUSRAKENTAMISESSA

vesihöyry alkaa lauhtua eli tiivistyä pieniksi vesipisaroiksi. Samoin käy ilman jäähtyessä, sillä silloin kyllästyskosteus laskee.

Puutuoteteollisuus Standardisointiseminaari. Miksi homeongelmat usein liitetään puuhun. Homeen kasvun olot ja mallinnus.

Hiidenkiven peruskoulu Helsingin kaupungin kiinteistövirasto. TUTKIMUSRAPORTTI Ulkoseinärakenteiden kosteustekninen toiminta 9.10.

FRAME-PROJEKTI Future envelope assemblies and HVAC solutions

Lämmöneristetyypin vaikutus betonirakenteisten sisäkuorielementtien kuivumiseen

Sisäisen konvektion vaikutus yläpohjan lämmöneristävyyteen

Kari Lindroos POLYURETAANIERISTEISEN SEINÄRAKENTEEN RAKENNUS- FYSIKAALISEN TOMINNAN TARKASTELU WUFI2D- OHJELMALLA

Raportti. Yhteystiedot: Isännöitsijä Jyri Nieminen p Tarkastaja/pvm: Janne Mikkonen p /

MINERAALIVILLA ERISTERAPPAUKSISSA

LISÄERISTÄMINEN. VAIKUTUKSET Rakenteen rakennusfysikaaliseen toimintaan? Rakennuksen ilmatiiviyteen? Energiankulutukseen? Viihtyvyyteen?

Julkisivuyhdistys 15 vuotta, juhlaseminaari Helsingissä. Prof. Ralf Lindberg, Tampereen teknillinen yliopisto

ESIMAKUA ERISTERAPPAUSKIRJASTA

ESPOO 2002 VTT TIEDOTTEITA Tuomo Ojanen & Mikael Salonvaara. Kuivumiskykyiset ja sateenpitävät rakenteet

Matalaenergiatalon betonijulkisivut Julkisivuyhdistys 2009 Arto Suikka

SC I E N CE T O I. Kosteusteknisesti toimivia korjausrakentamisen. periaateratkaisuja. Jyri Nieminen Ilpo Kouhia Tuomo Ojanen Antti Knuuti

Puutuotteiden toiminnallinen kestävyys

FRAME-PROJEKTIN YHTEENVETO

SAKARI NURMI MASSIIVIRAKENTEEN SISÄPUOLISEN LISÄLÄMMÖNERISTÄMISEN VAIKUTUS RAKENTEEN KOSTEUSTEKNISEEN TOIMINTAAN

EPS-ohutrappausten palotekninen toimivuus. Julkisivuyhdistyksen seminaari Wanha Satama, Helsinki

Käsinlaskentaesimerkkejä Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka

RAKENNUSVALVONTA. Krista Niemi

Kivistön asuntomessualueen puukerrostalon rakenteiden kosteusmittausten tulokset ja johtopäätökset

Puun kosteuskäyttäytyminen

Tiilipiipun palonkestävyysanalyysi Simulointi välipohjan paksuudella 600 mm Lämpötilaluokka T450

CLT-koetalon lämpö- ja kosteusteknisen toiminnan analysointiraportti Q1/2014

PL Valtioneuvosto

SISÄPUOLELTA LÄMMÖNERISTETYN MAANVASTAISEN SEINÄN RAKENNUSFYSIKAALINEN TOIMINTA JA KORJAUSVAIHTOEHDOT. RTA Opinnäytetyö Loppuseminaari

KOSTEUSTURVALLINEN LÄMMÖNERISTE

Case: 70-luvun lähiökerrostalon korjaussuunnittelu

KANSALLINEN LIITE STANDARDIIN. SFS-EN 1995 EUROKOODI 5: PUURAKENTEIDEN SUUNNITTELU Osa 1-2: Yleistä. Rakenteiden palomitoitus

Asetus rakennusten kosteusteknisestä toimivuudesta pääkohdat muutoksista

ALUSTILAN TIIVEYS- JA KUNTOSELVITYS 1 (7) Teemu Männistö, RI (09) tma@ako.fi

Lausunto kantavan puurakenteisen ulkoseinän palonkestävyydestä

1.3.3 Rappausverkot, kiinnikkeet ja muut tarvikkeet... 16

Maanvastaisten seinien lämpö- ja kosteustekninen toiminta

Ympäristöministeriön asetus rakennuksen kosteusteknisestä toimivuudesta

VANTAAN KESKUSVARIKKO VALOKUVAT 1 (5)

16. HALLIRAKENNUSTEN RUNGON JA VAIPAN PERUSTYYPIT SEKÄ SUUNNITTELUMODUULIT

Kosteudenhallintasuunnitelman esimerkki

Työmaatoteutuksen keskeisimpiä riskejä

BETONIJULKISIVUJEN TOIMINTA

Professori Ralf Lindberg Tampereen teknillinen yliopisto

Pitäsköhä näitä suojata jotenki?

valmistaa ilmanvaihtokoneita Parmair Eximus JrS

RAKENNUSTEN HOMEVAURIOIDEN TUTKIMINEN. Laboratoriopäivät Juhani Pirinen, TkT

RIL 107: LUVUT 2 JA 4

Vantaan kaupungintalo. Kellarikerroksen seinärakenteiden kosteusmittaus ja kuivumisaikaselvitys TUTKIMUSRAPORTTI

ULKOSEINÄN RAJATTU KUNTOTUTKIMUS

Transkriptio:

TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R-04181-13 Renovation Panel Tuuletusuritetun lisälämmöneristerakenteen kosteustekninen toimivuus Kirjoittaja: Tuomo Ojanen Luottamuksellisuus: Luottamuksellinen

1 (13) Raportin nimi Renovation Panel Tuuletusuritetun lisälämmöneristerakenteen kosteustekninen toimivuus Asiakkaan nimi, yhteyshenkilö ja yhteystiedot Asiakkaan viite Janne Heikkilä Paroc Oy Ab Energiakuja 3 00181 Helsinki Projektin nimi Projektin numero/lyhytnimi PassReMa 77691 PassReMa Raportin laatija(t) Sivujen lukumäärä Tuomo Ojanen 13 Avainsanat Raportin numero Korjausrakentaminen, liimaus, rappaus, lisäeristys VTT-R-04181-13 Tiivistelmä Tutkimuksessa selvitettiin laskennallisesti tilaajan esittämien lisäeristerakenteiden kosteustekninen toimivuus. Rakenteet on tarkoitettu käytettäväksi pientalon seinään energiatehokkuutta parantavassa korjausrakentamisessa. Lisäeristerakenteissa on mineraalivillaeristeen ulkopinnalla ohutrappaus ja eristeessä on uratuuletus. Laskennassa on käytetty apuna WUFI 5.0 ohjelmistoa ja tuloksia on analysoitu VTT:n homeen kasvua kuvaavan laskentamallin avulla. Tarkastelussa seinään kohdistuva viistosateen aiheuttama kosteusrasitus vastaa matalaan (alle 10 m) rakennukseen kohdistuvaa. Laskennallisen tarkastelun lisäksi esitetään arvio rakenteen sellaisista kosteusteknisen toimivuuden riskitekijöistä, joita laskennassa ei voida ottaa huomioon. Esitetyt rakenteet ovat kosteusteknisesti toimivia Suomen ilmastossa normaaleilla kuivien tilojen kosteuskuormilla. Uratuuletus parantaa rakenteen kosteusteknistä toimintavarmuutta tuulettamattomaan verrattuna erityisesti korkeissa kosteusrasituksissa. Luottamuksellisuus Espoo 10.6.2013 Luottamuksellinen Tuomo Ojanen Erikoistutkija Jorma Heikkinen Erikoistutkija Jari Shemeikka Teknologiapäällikkö VTT:n yhteystiedot Tuomo Ojanen, VTT, PL 1000 02044 VTT, puh. 020 722 4743, tuomo.ojanen@vtt.fi Jakelu (asiakkaat ja VTT) Asiakas, alkuperäinen VTT, alkuperäinen VTT:n nimen käyttäminen mainonnassa tai tämän raportin osittainen julkaiseminen on sallittu vain VTT:ltä saadun kirjallisen luvan perusteella.

2 (13) Sisällysluettelo 1 Tarkasteltava rakenne... 3 2 Työn tavoitteet... 4 3 Laskennassa käytetyt ilmastotiedot ja kosteuskuormitukset... 4 4 Tarkastellut laskentatapaukset... 4 5 Materiaaliominaisuudet... 6 6 Tarkastelujen lähtöoletukset ja sisältö... 6 7 Laskennan tulosten käsittely ja analysointi... 7 7.1 Homekasvun tarkastelu ja kriittiset rajapinnat... 7 8 Ulkopinnaltaan rapatun rakenteen kosteustekninen toimivuus... 8 9 Tuuletetun rakenteen kosteustekninen toimivuus... 11 10 Riskitarkastelu... 11 11 Yhteenveto... 12

3 (13) 1 Tarkasteltava rakenne Tässä selvityksessä tarkasteltiin pientalon seinän korjausrakentamiseen tarkoitetun Renovation Panel -lisäeristerakenteen kosteusteknistä toimintaa vanhan seinärakenteen yhteydessä. Tämä lisäeristämiseen tarkoitettu rakenneosa on ulkopinnaltaan rapattu (Kuva 1) ja siinä on tuuletusurat. Korjaukseen tarkoitettu 600 mm korkea Renovation Panel eriste-elementti koostuu 300 mm mineraalivillakerroksesta (Paroc FAL1 lamellivilla), joka on liimaamalla kiinnitetty 18 mm kertopuulevyyn ja rapattu toiselta pinnaltaan. Rappauksena on 10 mm ohutrappaus (kalkkisementtirappaus). Kuivumiskyvyn varmistamiseksi elementeissä on pystysuuntaiset poikkileikkaukseltaan 20 mm x 30 mm tuuletusurat 200 mm jaolla. Elementtien ylä- ja alapinnoilla on pystyurat yhdistävä poikkileikkaukseltaan 20 mm x 30 mm vaakaura, joka varmistaa päällekkäisten elementtien tuuletusurien virtausyhteyden. Korjauselementti on tarkoitettu kiinnitettäväksi vanhaan rakenteeseen kertopuu sisäänpäin. Vanhasta rakenteesta puretaan ennen lisäeristysrakenteen kiinnitystä julkisivu ja mahdollisen tuuletusraon rakenteet (Kuva 1). Kuva 1. Pientalon seinärakenteen korjausrakentamiseen tarkoitettu, ulkopinnaltaan rapattu ja lämmöneristeen tuuletusrakojen kautta tuuletettu Renovation Panel lämmöneriste-elementti vasemmalla. Oikean puoleisessa kuvassa korjauspaneeli on asennettuna vanhan rakenteen ulkopintaan.

4 (13) 2 Työn tavoitteet Tavoitteena oli selvittää laskennallisesti korjausrakenteiden kosteustekninen toimivuus ja arvioida niihin liittyviä riskejä. Erityisesti selvityksen kohteena olivat liimasauman olosuhteet kertopuun ja mineraalivillan välissä. Jos liimasauma altistuu veden kondenssille, voi liimaukseen kestävyys heikentyä. Laskennassa käytettiin WUFI 5.0 kosteuslaskentaohjelmaa /1/ rakenteiden 1-d leikkausten tarkasteluun. Laskentatulosten jälkitarkastelussa arvioitiin homeen kasvuriskiä rakenteen kriittisissä osissa. Homeen kasvua arvioitiin VTT:n kehittämällä homemallilla, jota on täydennetty ottamaan huomioon eri materiaalien homehtumisherkkyys /2, 3/. 3 Laskennassa käytetyt ilmastotiedot ja kosteuskuormitukset Laskenta tehtiin käyttäen Jokioisten v. 2004 kosteusteknisen toimivuuden mitoitussäätietoja. Tarkastelussa ulkoilman olosuhteet (lämpötila, suhteellinen kosteus, sade- ja tuulitiedot sekä auringon säteilytiedot) vaihtelevat tunneittain. Useiden vuosien tarkastelussa valitun säätiedon olosuhteet toistuvat vuosittain. Tarkasteltujen seinärakenteiden suuntaus oli suurimman vuotuisen viistosateen suuntaan: Jokioisten säätiedoilla lounaaseen. Sisäilman olosuhteet asetettiin EN15026 mukaisesti korkeaa kosteuskuormaa vastaaviksi. Sisäilman lämpötila on vakio +20 C silloin, kun ulkoilman lämpötila on alle +10 C. Kun ulkoilman lämpötila muuttuu 10 C:sta +20 C:een, kasvaa sisäilman lämpötila lineaarisesti +20 C:sta +25 C:een. Tätä korkeammilla ulkoilman lämpötiloilla sisäilman lämpötila on vakio +25 C. Kun ulkoilman lämpötila on alle -10 C, on sisäilman suhteellinen kosteus 40 % RH. Sisäilman suhteellinen kosteus kasvaa tästä lineaarisesti RH 70 %:iin ulkoilman lämpötilan kasvaessa -10 C:sta +20 C:een. Kaikkien materiaalikerrosten alkukosteus oletettiin 80 % RH suhteellista kosteutta vastaavaan tasapainokosteuteen, mikä sisältyy jonkin verran varmuutta. 4 Tarkastellut laskentatapaukset Korjausrakenneosa on tarkoitettu asennettavaksi vanhan rakenteen ulkopintaan. Siksi kosteusteknisen toimivuuden tarkastelu on tehtävä vanhan rakenteen kanssa. Lisäeristettäväksi vanhaksi rakenteeksi oletettiin toimivuuden kannalta vaikein tapaus. Vanhan ja uuden rakenneosan rajapintaan (kertopuuhun) kohdistuu sisäilmasta suurin rasitus silloin, kun vanha rakenne on höyrynsuluton ja sen lämmöneristystaso on kuitenkin suhteellisen hyvä. Tällöin rajapinnan lämpötilataso on lämmityskaudella mahdollisimman alhainen, mikä johtaa korkeisiin suhteellisen kosteuden arvoihin ja siitä mahdollisesti aiheutuviin biologisen kasvun riskeihin.

5 (13) Vanhaksi rakenteeksi valittiin 150 mm paksuisella mineraalivillalla eristetty rakenne, jossa sisäverhouksena on pelkkä kipsilevy ilman höyrynsulkua. Tämä kuvaa pahinta tilannetta sisäilman kosteuskuormien kannalta. Muita kriittisiä kohtia rakenteessa ovat rappauksen ja lämmöneristeen rajapinta sekä liimasauma lämmöneristeen ja kertopuun välissä. Liimasauman kestävyyden edellytyksenä on, ettei se kastu, ts. vesi ei saa kondensoitua tähän kerrokseen. Kriittisten kerrosten toimintaa tarkasteltiin eri rakennetapauksissa neljän vuoden laskentajakson ajan alkaen lokakuun 1 päivästä. Tuuletusvirtaamat Pystyurat kattavat 10 % rakenteen otsapinta-alasta ja yhtenäisenä tuuletusvälinä urat vastaisivat 3 mm rakoa. Uratuuletuksen mahdolliset tuuletusilman tilavuusvirrat arvioitiin mallintamalla kahden asuinkerroksen korkuinen (6 m) kanavisto, jossa pahimmassa tapauksessa joka paneelikerroksen urat olivat sivussa seuraavan kerroksen urista. Tällöin virtaukseen tulee 600 mm välein kaksi 90 asteen mutkaa, mikä lisää kanaviston virtausvastusta suoraan kanavistoon verrattuna. Alkuoletus oli, että virtauksen aiheuttaa vain lämpötilaeroon perustuva noste. Tarkastelussa sisäilman lämpötilaksi oletettiin +22 o C ja ulkoilmalle +6 o C, mikä vastaa vuoden keskimääräistä lämpötilaa Etelä-Suomessa. Olettaen, että tuuletusilman lämpötila nousee uran ympäristön lämpötilaan, saatiin 6 m korkean rakenteen luonnollisen konvektion käyttövoimaksi 0,4 Pa paine-ero. Jos tuulen painevaikutuksen keskimääräiseksi arvoksi oletetaan 1,5 Pa, on keskimääräinen paine-ero 1,9 Pa. Näillä arvoilla laskettuna saatiin ilman virtausnopeudelle tuuletusraossa arvot 0,055 m/s (0,4 Pa) ja 0,19 m/s (1,9 Pa). Laskennassa tuuletus kuvattiin 10 mm yhtenäisenä tuuletusrakona, jolloin sen ilmanvaihtokertoimet olivat vastaavasti noin 10 1/h ja 33 1/h. Näitä arvoja käytettiin laskennassa. Vertailukohtana käytettiin tuulettamattoman ja muuten vastaavan rakenteen tilannetta. Tämän kosteustekninen toimivuus on havaittu turvalliseksi aiemmissa tarkasteluissa //. Laskennalla selvitettiin, miten uratuuletus lisää kosteuden kuivumiskykyä ja toimintavarmuutta. Perustapausten lisäksi tarkasteltiin virheellisen korkeassa alkukosteudessa (materiaalien kosteus 95 % RH tasapainotilassa) olevien rakenteiden kuivumiskykyä ensimmäisen vuoden aikana. Tavoitteena oli osoittaa tuuletuksen vaikutus rakenteen kuivumiskykyyn. Taulukko 1 esittää laskennassa tarkastellut tapaukset. Taulukko 1. Laskennassa tarkastellut tapaukset. Perustapauksissa n0, n10 ja n33 alkukosteus (80 % RH) vastasi vielä hyväksyttävää tasoa, kuivumistarkasteluiden 95 % RH vastasi kosteusvauriotapausta.

6 (13) Tapauksen merkintä Tuuletuksen aiheuttava paine-ero Pa Vastaava ilmanvaihtokerroin 10 mm yhtenäisellä tuuletusraolla n, 1/h n0-0 n10 0,4 10 n33 1,9 33 Alkukosteus 95 % RH n0_95%init - 0 n10_95%init 0,4 10 n33_95%init 1,9 33 5 Materiaaliominaisuudet Taulukko 2 esittää materiaalikerrokset ja niille laskennassa käytetyt vesihöyrynläpäisyominaisuudet /1/. Taulukko 2. Materiaalikerrokset ja niiden vesihöyrynläpäisyominaisuudet. Materiaalikerros Kerrospaksuus, mm Vesihöyryn diffuusiovastuskerroin Vesihöyryn diffuusiovastus (ekvivalenttina ilmakerroksen paksuutena) Sd, m Mineraalivilla 150 / 300 1,3 0,2 / 0,4 Rappaus (kalkkisementti) Kertopuukerros 18 10 200 f (RH) 10 19 0,2 0,18 3,6 f (RH) Liimasauma 1 1000 1,0 Sisäverhouskipsilevy 13 8 0,1 Liimakerroksen vesihöyrynvastukselle käytettiin laskennassa arvoa Sd = 1,0 m. Rappaukselle käytettiin WUFIn materiaalikirjaston arvoja kalkkisementtirappaukselle. 6 Tarkastelujen lähtöoletukset ja sisältö Oletukset perustuvat tilaajan toimittamiin tietoihin lisäeristerakenteista. Rakenteet (myös vanhat) oletettiin tarkasteluissa ilmatiiviiksi, jolloin rakenteen läpi ilmavirtausten mukana kuljettuva kosteus ei aiheuta kosteusriskiä. Laskennassa oletettiin, että nestemäistä vettä ei pääse tunkeutumaan suoraan rappauksen läpi. Kuormittavia tekijöitä ovat sisä- ja ulkoilman kosteus, rakenteen

7 (13) alkukosteus ja rakenteeseen osuva viistosade. Rakenne oletettiin suunnatuksi pahimpaan viistosateen suuntaan länteen ja viistosateen oletettiin vastaavan matalaan (< 10 m) rakennukseen osuvaa sadetta. Tyypillisesti pahin kosteuskuormitus on varjossa olevalla rakenteella. Auringon säteilyä tai taivaan vastasäteilyä ei laskennassa otettu huomioon, mikä lisää tarkastelun varmuutta. 7 Laskennan tulosten käsittely ja analysointi Laskennallinen tarkastelu tehtiin 1-dimensioiselle rakenneleikkaukselle. Rakenteen simulointilaskenta alkoi lokakuun 1. päivästä ja jatkui neljän vuoden jakson ajan saman mitoitusvuoden sääoloja käyttäen. Tuloksena saatiin rakenteen kriittisimpien kohtien lämpötila- ja kosteusolosuhteiden tunnittaiset arvot. Näiden perusteella voitiin edelleen arvioida kriittisten kohtien toimintaa. Homeen kasvu on ensimmäisiä merkkejä, joita liiallinen kosteus aiheuttaa rakenteissa. Homeen kasvua voidaan arvioida laskennallisesti käyttämällä tulosten jälkikäsittelyssä VTT:n homemallia /2, 3/. 7.1 Homekasvun tarkastelu ja kriittiset rajapinnat Kriittisiksi kohdiksi valittujen pintojen olosuhteiden perusteella voitiin laskea näille kohdille homeen kasvua kuvaavat homeindeksit [0, 6] eri tapauksissa. Homeindeksi arvo 1 kuvaa ensimmäistä mikroskoopilla havaittavaa alkavaa homekasvua ja taso 3 ensimmäistä paljain silmin havaittavaa kasvua tai mikroskooppihavainnoissa yli 50 % homepeittoa pinnalla. Rakenteiden sisäpinnan ja sisäilmaan kosketuksissa olevien osien kriteerinä käytetään tasoa 1, ts. mitään kasvua ei sallita. Ulkopinnan lähellä olevien kerrosten rajana on usein taso 3, koska ulkoilman olosuhteet johtavat herkästi homeen kasvumahdollisuuteen näissä kohdin rakennetta, mutta ne eivät ole suoraan kosketuksessa sisäilman kanssa. Homeen kasvu riippuu kasvualustan homehtumisherkkyydestä. Materiaaleja on luokiteltu neljään eri ryhmään niiden homehtumisherkkyyden mukaan: Herkin taso on käsittelemätöntä pintapuuta vastaava (erittäin herkkä). Seuraava herkkyysluokka (herkkä) vastaa tyypillisesti puupohjaisia tai paperipintaisia tuotteita, höylättyä kuusta ja kipsilevyä. Sitä seuraava luokka (kohtalaisen kestävä, medium resistant) soveltuu sementtija muovipohjaisille materiaaleille sekä mineraalivillatuotteille. Hometta vastustava taso 4 (kestävä, resistant) vastaa lasi-, metalli yms. pintoja sekä materiaaleja, jotka on käsitelty homeen kasvua estävillä tuotteilla. Laskennallinen homeindeksi alenee kuivien ja kylmien jaksojen aikana, mikä kuvaa homeen taantumaa. Homeindeksin laskennallisen taantumisen kertoimena käytettiin laskennassa kerrointa 0,25. Tämä kuvaa homeindeksin laskennallista alentumisnopeutta kasvulle epäedullisissa oloissa verrattuna erittäin herkän puun vastaavaan arvoon.

Homeindeksi TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R-04181-13 8 (13) Kriittiset rajapinnat Kriittisiä kohtia ovat lämmöneristeen ja rappauksen rajapinta, liimakerroksen molemmat rajapinnat mineraalivillaan ja kertopuuhun päin sekä kertopuun ja vanhan rakenteen rajapinta. Rappauksen ja lämmöneristeen rajapinnalle voitiin käyttää homehtumisherkkyysluokkaa kohtalaisen kestävä, kun se muille rajapinnoille asetettiin homehtumisherkkyysluokkaa herkkä (puumateriaalit). 8 Ulkopinnaltaan rapatun rakenteen kosteustekninen toimivuus Seuraavassa esitetään tarkastellun rapatun rakenteen kosteusteknisen toimivuuden laskennallisten tarkastelujen tulokset ja arviot tulosten perusteella. Kuva 2 esittää rappauksen ja mineraalivillan rajapinnalle lasketun homeindeksin arvon neljän vuoden tarkastelujakson aikana. Kaikissa tapauksissa homeindeksi jäi selvästi alle tason 1, ts. tässä kohdassa ei ole mitään laskennallista homehtumisriskiä. 6 5 4 n0 n10 n33 3 2 1 0 0 365 730 1095 1460 Aika, d (alku 1.10.) Kuva 2. Laskennallinen homeindeksi rappauksen ja mineraalivillan rajakerroksessa jää turvalliselle tasolle kaikissa tapauksissa. Muilla kriittisillä rajapinnoilla homeindeksi (materiaaliluokka herkkä) jäi vielä tätä pienemmäksi, käytännössä jokseenkin tasolle 0. Liimakerroksen toimivuus esitetään erikseen sen molempien pintojen suhteellisen kosteuden avulla (Kuva 3 ja Kuva 4). Tarkastelluissa tapauksissa rajapintojen suhteellinen kosteus pieneni heti alkutilanteen jälkeen alle 80 % RH tason ja liiman korkeimmat kosteushuiput olivat noin 72 % RH tasolla. Liimakerrokseen ei missään tarkastelutapauksessa tiivisty-

RH % TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R-04181-13 9 (13) nyt kosteutta ja sen kosteusolot olivat turvalliset homeen kasvun ja liimasaumalle ilmoitetun kriittisen kestävyyden (kondenssi) kannalta. Tuloksissa tuuletuksen vaikutus ei juuri tule esiin. Erot eri tuuletusvirtaustapausten ja tuulettamattoman tapauksen välillä ovat kaikissa tarkastelukohdissa hyvin pienet. Tämä johtuu rappauksen korkeasta vesihöyrynläpäisevyydestä. Normaalit kosteustasot saavutettaisiin ilman tuuletustakin ja tuuletuksen kuivumista edistävä vaikutus jäi näissä olosuhteissa vähäiseksi. 90 80 mw+ / liima n0 n10 n33 70 60 50 40 30 0 365 730 1095 1460 Aika, d (alku 1.10.) Kuva 3. Liiman ja mineraalivillan rajapinnan suhteellinen kosteus eri tarkastelutapauksissa.

RH % TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R-04181-13 10 (13) 75 liima / kertopuu 70 65 60 n0 n10 n33 55 0 365 730 1095 1460 Aika, d (alku 1.10.) Kuva 4. Liiman ja kertopuun rajapinnan suhteellinen kosteus eri tarkastelutapauksissa. Tarkastelu tehtiin lisäksi olettaen korkea alkukosteustilanne, 95 % RH tasapainokosteus kaikkiin materiaalikerroksiin. Valittu tapaus on selkeä vikatilanne ja se vastaa kosteusvauriotapausta. Kuva 5 esittää valitun korkean alkukosteuden kuivumisen rakenteesta eri tuuletusilmavirroilla. Termi m,tot kuvaa rakenneleikkauksen kosteusmäärää rakenteen pinta-alayksikköä kohden. Näissä erittäin korkean alkukosteuden tapauksissa tuuletuksen vaikutus kosteuden kuivumiseen on hyvin havaittavissa. Uratuuletus tuo lisävarmuutta rakenteen kuivumiskykyyn ja kosteustekniseen toimivuuteen erityisesti ääritilanteissa.

m",tot kg/m2 TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R-04181-13 11 (13) 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 n0_95%init n10_95%init n33_95%init 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Aika, d (alku 1.10.) Kuva 5. Kuivumiskyky ensimmäisen vuoden aikana liian korkean alkukosteuden jälkeen. 9 Tuuletetun rakenteen kosteustekninen toimivuus Tuuletetun rakenteen kuivumiskyky on rapattua rakennetta parempi. Normaaleissa kosteuskuormitusoloissa tuuletuksen edut näkyvät heikosti verrattaessa tuulettamattomana hyvin toimivaan rapattuun rakenteeseen. Uratuuletus tuo lisävarmuutta rakenteen kosteustekniseen toimivuuteen erityisesti ääritilanteissa. 10 Riskitarkastelu Rakenneleikkausten laskennallinen tarkastelu kuvaa ideaalisesti toteutettujen rakenteiden toimintaa. Laskenta antaa hyvän kuvan rakenteiden toimivuudesta silloin, kun niiden toteutus on suunnitelmien mukainen, eivätkä esimerkiksi detaljien toimivuus, muut rakenneosat tai rakenteiden vaurioituminen aiheuta ylimääräisiä kosteuskuormia rakenteisiin. Tarkastelu pätee käytetyissä sisä- ja ulkoilmaston olosuhteissa. Toimivuuden riskejä ovat: Rappauksen ominaisuudet ovat ratkaisevia viistosateen aiheuttaman kosteuskuorman hallinnassa ja kapillaarisen kosteudensiirron rajoittamisessa rappauksen läpi. Laskennassa tarkastellut ominaisuudet antavat kuvan tyypillisestä rappauksesta. Rappauksen valinta, sen kapillaaristen ja vesihöyryn läpäisyominaisuuksien tasot ja pysyvyys vaikuttavat olennaisesti rakenteen pitkäaikaistoimivuuteen.

12 (13) Ulkopuolisen sadeveden tunkeutuminen rappauskerroksen läpi eristekerrokseen on merkittävin kosteustekniseen toimivuuteen vaikuttava riski. Tämä riski koskee kaikkia vastaavia rapattuja rakenteita, ei vain tässä tarkasteltuja. Riskin toteutumiseen vaikuttaa mm. rappauksen aukotusten suojaus, esimerkiksi ikkuna-aukkojen pellitykset, erilaiset rappauksen läpäisevät kiinnikkeet, niiden suojaus ja suuntaus, ja itse rappauksen ominaisuuksien pysyvyys sekä rappauksen vauriot ja ikääntymisen aiheuttamat halkeamat. Sisäpuolisen rakenteen ilma- ja diffuusiovuodot. Oletuksena oli, etteivät ilmavuodot rakenteen läpi tai sen kautta aiheuta lisää kosteuskuormitusta rakenteeseen. Tämä on käytännössä varmistettava koko rakenteen ja myös sen vanhan osan riittävällä ilmatiiviydellä. Rakenteiden liitoskohtien tiiviys tulee varmistaa, jotta ne eivät heikennä rakennusvaipan ilmatiiviyttä tai aiheuta hallitsemattomia ilma- tai kosteusvirtauksia rakenteisiin. Rakenteiden kastuminen rakentamisen aikana tai muut syyt korkeisiin materiaalikerrosten alkukosteuksiin voivat aiheuttaa riskejä kaikissa rakennetapauksissa. Rakenteen tuuletus pienentää osittain kosteusriskien vaikutusta, mutta tuuletuksella ei voida poistaa riskejä. Kaikki rakenteen detaljit on suunniteltava ja toteutettava mahdollisimman toimintavarmoiksi riippumatta rakenteen kuivumiskyvystä. 11 Yhteenveto Tarkasteltujen rakenneleikkausten kosteustekninen toiminta on laskennallisen tarkastelun perusteella turvallista Suomen ilmastossa asuinkäyttöön tarkoitetuissa sisäilman kuormitusoloissa. Kertopuun ja mineraalivillan välisen liimakerroksen suhteellinen kosteus pysyi tarkastelluissa tapauksissa alle 80 % RH tason.

13 (13) Lähdeviitteet 1. WUFI (Wärme und Feuchte instationär - Transient Heat and Moisture) 5.1 Pro software, The Fraunhofer Institute for Building Physics IBP. 2009. 2. Viitanen, H. Factors affecting the development of mould and brown rot decay in wooden material and wooden structures. Effect of humidity, temperature and exposure time. The Swedish University of Agricultural Sciences. Uppsala, 1996. 3. Ojanen, T.; Peuhkuri, R.; Viitanen, H.; Lähdesmäki, K.; Vinha, J.; Salminen, K. Classification of material sensitivity. New approach for mould growth modeling. 9th Nordic Symposium on Building Physics, NSB 2011, Tampere, Finland, 29 May - 2 June 2011. Proceedings pp. 867-874.