Mikko Vatanen Lapin AMK CLT-seminaari 26.3.2015, Kemi
CLT-koetalon rakennusfysikaalinen seurantatutkimus: - Tarvekartoitus ja aiheiden määräytyminen
Väittämät Tutkimusaiheet Testit Kosteusteknisesti turvallinen Kosteustekniset mittaukset 1) Diffuusion kondessi 2) Kesäkondenssi 3) Homeriskitarkastelu Hyvä lämpötekninen toimivuus Lämpötekniset mittaukset Ilmatiiveysmittaukset Energiankulutuksen seuranta 4) Eristävyys ja lämpöjakauma 5) Ilmatiiveys 6) Energiankulutus Paukemelu, onko haasteellinen? Rakenteiden paukemelun mittaukset Laboratoriotutkimukset Hyvä ääneneristävyys Vaipparakenteiden ilmaääneneristävyyden mittaukset 7) Paukemelun frekvenssi ja intensiteetti 8) Julkisivun ilmaääneneristävyys Luja, jämerä, muotonsapitävä Rakenteiden muodonmuutosten mittaukset 9) Vaakarakenteiden taipumat
CLT-rakenteiden kosteustekninen toiminta: - Huomioita Kemin CLT-koetalon rakennusfysikaalisesta seurantatutkimuksesta
12 mittaussektoria: pohjois-, ja eteläseinät, yp ja ap 2 eri rakennetyyppiä seinissä 96 mittausanturia [ C, RH%] Yli 50 miljoonaa mitattua arvoa / vuosi Täysin automaattinen tiedonkeruujärjestelmä
4 anturoitua kohtaa/sektori (lämpö ja kosteus) Anturit on sijoitettu rakennekerrosten rajapintoihin (Layerit)
ESIMERKKI: INFO: Diffuusio huokoisessa rakenteessa aiheutuu vesihöyryn osapaineiden erosta rakenteen eri puolilla. Kemin CLT-koetalolla on nostettu sisäilman kosteuspitoisuutta (ja siten vesihöyryn osapainetta) lisäkostutuksen avulla. Näin on viileänä/kylmänä ajanjaksona saatu aikaan normaalia asumista vastaava vesihöyryn osapaineiden ero sisäja ulkoilman välille. T = -10 C RH = 90 % AH = 2 g/m 3 pv = 243 Pa ULKOPUOLI ERISTETILA? CLT T = +20 C RH = 30 % AH = 4 g/m 3 pv = 541 Pa SISÄPUOLI DIFFUUSION KONDENSSI -SKENAARIO Lämpimän sisäilman kosteus pyrkii diffusoitumaan kohti rakenteen ulompia osia.
ESIMERKKITULOKSIA: SEKTORI 3 T = -0,8 C RH = 74 % AH = 3,4 g/m 3 pv = 427 Pa T = +19 C RH = 37 % AH = 6 g/m 3 pv = 809 Pa Mitattua tietoa: CLT toimii tehokkaana höyrynsulkuna. Ei riskiä diffuusion kondenssille. Teoriassa: CLT-rakenne toimii kosteusteknisesti hyvin tuuletusraollisissa rakenteissa. Ilman tuuletusrakoa toteutettavissa sovelluksissa erillinen tarkastelu on tarpeen.
KESÄKONDENSSI-SKENAARIO VAIHE 1: ERISTETILA CLT INFO: Kesäkondenssilla tarkoitetaan diffuusion vaikutuksesta siirtyvän kosteusvirran siirtymistä ulkoa sisäänpäin, sekä mahdollista kondensoitumista (tiivistymistä) höyrynsulkurakenteen ulkopintaan. Rakenteiden uloimpiin osiin voi kertyä lisäkosteutta viistosateiden vaikutuksesta. ULKOPUOLI SISÄPUOLI
KESÄKONDENSSI-SKENAARIO VAIHE 2: ESIMERKKI: T = +30 C RH = 65 % AH = 20 g/m 3 pv = 2800 Pa Lämmin ja kostea ulkoilma (yhdessä julkisivuun kertyneen lisäkosteuden kanssa) voi aiheuttaa diffuusion kulkemisen väärään suuntaan. ULKOPUOLI SISÄPUOLI ERISTETILA? CLT T = +22 C RH = 80 % AH = 16 g/m 3 pv = 2180 Pa INFO: Kesäkondenssilla tarkoitetaan diffuusion vaikutuksesta siirtyvän kosteusvirran siirtymistä ulkoa sisäänpäin, sekä mahdollista kondensoitumista (tiivistymistä) höyrynsulkurakenteen ulkopintaan.
ESIMERKKITULOKSIA: ETELÄJULKISIVU Mitattua tietoa: Koko kesäkauden kosteustasot koetalon rakenteissa ovat säilyneet turvallisella tasolla. Koetalon talotekniikkaan ei ole kuulunut jäähdytystä, mikä pienentää kesäkondenssin mahdollisuutta huomattavasti. Teoriassa: Maksimi mitattu AH koetalolla = 15,5 g/m 3 Kastepistelämpötila (max AH) = 18,2 C ei todellista riskiä kesäkondenssille
VTT-TTY HOMEMALLIN TOIMINTAPERIAATE: * Kuva: Homemalli (VTT, 2011) Mitattua tietoa: Koko mittausdata on käsitelty VTT-TTY homemallin mukaisella laskennalla. Koetalon mittauksissa ei ole havaittu homeen kasvulle otollisia olosuhteita millään aikavälillä. Teoriassa: Homeen kasvun mallintamisessa otetaan huomioon: Lämpötila Kosteus Materiaalin homehtumisherkkyysluokka Aika
https://mittaus.lapinamk.fi/clt/vis/ Mitattua tietoa: Ei riskiä kondensoitumiselle Ei homeriskiä (VTT-TTY homemallin mukaisesti)
CLT-rakenteiden lämpötekninen toiminta: - Huomioita Kemin CLT-koetalon rakennusfysikaalisesta seurantatutkimuksesta
Mitattua tietoa: CLT-elementin alueella olosuhteet säilyvät hyvin stabiileina myös pakkaskaudella. Talvikautena CLT-elementin osuus lämpötilajakaumasta on ollut 12-16 % välillä.
Mitattua tietoa: Ilmatiiveysmittauksia suoritettiin kolmena ajankohtana vuoden aikana. Mittaukset tehtiin standardin SFS EN 13829 mukaisesti koko rakennukseen. Kolmen mittauksen keskiarvona q50- luokitukseksi saatiin B. 18.3.2014 3.12.2014 24.3.2015 Keskiarvo Tiiviysluoki tus n50 0,8 0,6 0,7 0,7 B Teoriassa: CLT:stä on mahdollista tehdä erittäin korkean tiiviystason rakenteita. Erityistä huomiota on kiinnitettävä läpivienteihin. q50 1,1 0,9 1,0 1,0 B
Mitattua tietoa: Koetalon energiankulutus on ollut kokonaisuudessaan: 9181 kwh kalenterivuoden aikana Tämä tekee neliötä kohti: 122 kwh/m 2, a Teoriassa: Matalaenergiatalon kokonaisenergiankulutus on luokkaa: 78-115 kwh/m 2, a On huomioitava, että CLT-koetalon käyttöprofiili on ollut hyvin epätavallinen.
CLT-rakenteiden äänitekninen toiminta: - Huomioita Kemin CLT-koetalon rakennusfysikaalisesta seurantatutkimuksesta
Laitteisto: Suuntamikrofonit Äänenvoimakkuus Suunta / sektori Värähtelyanturit Elementtikohtainen värähtelyn mittaus Muut järjestelyt: Mittausohjelmisto Tulosten esikäsittely Tulosten visualisointi Laadunvarmistus Äänien läpikäynti
Mitattua tietoa: Paukemelun frekvenssi on vaihdellut koetalolla voimakkaasti eri aikoina. Ympäristön (kosteus-)olosuhteiden vaihtelu vaikuttaa paukemelun esiintymiseen. Pitemmällä aikavälillä trendi näyttää olevan laskeva. Teoriassa: Taustalla on puun hygroskooppisuus ja hakeutuminen ympäristön olosuhteiden kanssa tasapainokosteuteen. Lisätutkimuksia aiheesta tarvitaan, erityisesti paukemelun hallinnan kehittämiseksi.
Mitattua tietoa: Koetalolla suoritettiin julkisivun ilmaääneneristävyyden mittaukset SFS-EN ISO 140-5 ja ISO 717-1 standardien mukaisesti. Tuloksena saatiin ilmaääneneristävyyden arvoksi : R w = 42 db, mikä vastaa valmistajan ilmoittamaa arvoa. Teoriassa: CLT:n massiivisuus tuo hienoista ääniteknistä etua (verrattuna rankarakenteisiin). Toisaalta CLT:llä massaa on esim. betonirakenteisiin verrattuna vain 1/5.
CLT-rakenteiden muodonmuutokset: - Huomioita Kemin CLT-koetalon rakennusfysikaalisesta seurantatutkimuksesta
Mitattua tietoa: Koetalolla mitattiin vaakarakenteiden taipumia Lapin AMKin laserkeilaimella. Mitatut maksimitaipumat: 1. 22 mm! 2. 4 mm 3. 2 mm 4. 2 mm Teoriassa: Rakenteiden suunnittelussa määritetään aluksi: Mekaanisen kiinnityksen kerroin Painopiste jäykkää osuutta varten Tehokkaat koordinaatit joustavaa osuutta varten Jäyhyysmomentit jäykälle ja joustavalle osuudelle Vaikutusalan tehollinen taivutusvastus Pintamomentti 2 1 3 4
Kokemuksia työmaalta: Yläpohjan CLT-levyt oli suunniteltu toimimaan rakenteellisesti yhdessä yläpohjapalkiston kanssa. Asennuksen aikainen tuenta olisi pitänyt järjestää tehokkaammin tai vaihtoehtoisesti levyt kiinnittää kantavaan palkistoon ennen asennusta. Syntynyt alkutaipuma on lähes yhtä suuri kuin mitatut käytön aikaiset taipumat. * Kuva koetalon yläpohjan CLT-levyjen asennuksen ajalta
Testit Tulokset Tutkimusaiheet Väittämät Johtopäätökset 1) Diffuusion kondessi 2) Kesäkondenssi 3) Homeriskitarkastelu OK OK OK Kosteustekniset mittaukset Kosteusteknisesti turvallinen Kyllä 3) Eristävyys ja lämpöjakauma 4) Ilmatiiveys 5) Energiankulutus OK OK OK Lämpötekniset mittaukset Ilmatiiveysmittaukset Energiankulutuksen seuranta Hyvä lämpötekninen toimivuus Kyllä 6) Paukemelun frekvenssi ja intensiteetti? Rakenteiden paukemelun mittaukset Laboratoriotutkimukset Paukemelu, onko haasteellinen? Voi olla, käyttäjätutkimusta ja hallinnan kehittämistä tarvitaan. 7) Julkisivun ilmaääneneristävyys OK Vaipparakenteiden ilmaääneneristävyyden mittaukset Hyvä ääneneristävyys Kyllä 8) Vaakarakenteiden taipumat OK Rakenteiden muodonmuutosten mittaukset Luja, jämerä, muotonsapitävä Kyllä
Rakennushankkeen dokumentaatio Asennusvideo Asennuskuvat Toteuttajien kokemuksia -työpajamateriaali Projektin portfolio Rakennesuunnittelun koulutusmateriaali (Lapin AMKin kurssit) Vinkkejä CLT-toteutukseen CLT rakennushankkeen ekologisissa tarkasteluissa Julkaisut: Q1-Q4-analysointiraportit CLT-koetalon käyttövuodelta 2014 CLT mahdollistaa energiatehokkuuden / Puumies 9/2014 Insinöörityöt
CLT-koetalon jatkokäytöstä neuvotellaan Lapin AMK voi jatkaa mittausjärjestelmien kevyttä ylläpitoa esim. osana rakennuslaboratorion toimintaa. Lapin AMKin rakennusfysikaalinen tutkimus jatkuu mm. Wellevi-koulutuskeskuksessa (EFCONE-projekti) CLT-rakentamisen kehittäminen jatkuu yritysten tekemänä kehittämistoimintana mahdollisesti myös uusissa TKI-projekteissa.
1) Valtava innostus 2) Uskomaton hämminki 3) Valtava sekaannus 4) Järkiintymisvaihe 5) Syyllisten etsintä 6) Syyttömien rankaisu 7) Niiden palkitseminen, jotka eivät osallistuneet projektiin
Henkilökunta: Antti Niemelä (ICT) Juha Valtonen (ICT) Janne Vaaraniemi (ICT) Mika Mört (ELE) Juha Autioniemi (ICT) Matti Autioniemi (ICT) Valtteri Pirttinen (RAK) Kari Moilanen (RAK) Tuomas Alakunnas (ENE) Antti Sirkka (RAK) Kari Peisa (FYS) Opiskelijat: Ilkka Rautio (RAK) Joni Hakola (MMI) Samuli Tuomikumpu (RAK) Petri Määttä (RAK)