Kutterinlastu- ja purueristeiden lämpö- ja kosteustekninen toiminta nykyisissä ja tulevaisuuden ilmasto-olosuhteissa
Forss, Antti (2020)
2020
Rakennustekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Civil Engineering
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-12-21
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202012219038
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202012219038
Tiivistelmä
Ilmastonmuutoksen voimakas eteneminen muuttaa rakennusalan käytänteitä. Ympäristöministeriön julkaiseman vähähiilisen tiekartan mukaan vähähiilisyys on mukana rakentamismääräyksissä 2020-luvun puolivälissä. Tämä on syynä kiinnostuksen kasvuun hiiltä sitovien rakennusmateriaalien käyttöä kohtaan rakentamisessa. Kutterinlastu- ja sahanpurulämmöneristeiden avulla hiiltä pystytään sitomaan rakennuksiin jopa vuosikymmeniksi.
Tämän työn tavoitteena oli selvittää laskentatarkasteluilla kutterinlastu- ja sahanpurueristeiden lämpö- ja kosteusteknistä toimintaa nykyisissä ja tulevaisuuden ilmasto-olosuhteissa sekä etsiä diffuusioavoimet rakennusfysikaalisesti toimivat ratkaisut seinä-, yläpohja- ja alapohjarakenteille.
Laskentatarkastelut tein Tampereen teknillisen yliopiston kehittämällä rakenteiden kosteusteknisen toiminnan analysointimenetelmällä, jossa laskentatarkastelut seinä-, yläpohja- ja alapohjarakenteille tapahtuvat mitoittavissa nykyisissä ja tulevaisuuden ilmasto-olosuhteissa. Tarkastelun kriittisen arvioinnin kohteena on homeen kasvu, jota arvioidaan Suomalaisen homemallin avulla. Tässä työssä tarkastelualueena homeen kasvulle olivat lämmöneristetilaan liittyvät rakenteet. Näissä rakenteissa homeen kasvu ei saanut ylittää Suomalaisen homemallin homeindeksin arvoa 1.
Työn laskentatarkastelut suoritin Delphin 5.9.6 rakennusfysiikkaohjelmalla. Laskentatarkastelujen lähtötietoina käytin Tampereen teknillisen yliopiston aikaisemmissa tutkimuksissa selvitettyjä materiaaliominaisuuksia, rakennusfysikaalisia testivuosia ja ilmakehästä alaspäin suuntautuvan pitkäaaltoisen säteilyn arvoja sekä aikaisemmissa diplomitöissä määritettyjä eri laskentaparametrejä. Laskentatarkasteluissa käytin apuna Tampereen yliopiston Narvi Cluster -laskentapalvelua, jonka avulla laskentatapausten määrä voitiin kasvattaa suureksi, mikä puolestaan auttoi rakennusfysikaalisesti toimivien rakenneratkaisujen selvittämisessä.
Tässä tutkimuksessa tarkastelin ideaalisia rakenteita, joissa ei esiintynyt virheitä. Ilmanvuototapauksia en tässä työssä tarkastellut. Laskentatarkastelut tein pääosin käyttötilatarkasteluina. Tein myös kuivumistarkasteluja eri alkukosteusarvoilla.
Laskentatarkastelujeni perusteella mineraalivilla osoittautui soveltuvan hyvin tuulensuojamateriaaliksi purutuotteilla eristetyille rakenteille. Saamani tulokset osoittivat, että mineraalivillatuulensuojalevyn avulla pystyttiin toteuttamaan kuivumiskykyisiä diffuusioavoimia rakenneratkaisuja, jotka toimivat kosteusteknisesti myös tulevaisuuden ilmasto-olosuhteissa.
Laskentatarkastelujeni perusteella puukuitutuulensuojalevyllä varustetut purutuotteilla eristetyt rakenteet eivät osoittautuneet kovin kuivumiskykyisiksi. Laskentatarkasteluni osoittivat, että kuivumisongelmat korostuvat erityisesti suuremmilla eristevaipan paksuuksilla. Saamieni tulosten mukaan tuuletustilallisen harjakattoisen yläpohjarakenteen tapauksessa puukuitulevyn kosteuskapasiteetista on kuitenkin hyötyä rakenteen kosteustekniseen toimintaan.
Tutkimuksissani saamani tulokset osoittavat, että korkean kosteuskapasiteetin omaavia, kutterinlastulla sekä kutterinlastun ja purunyhdistelmäeristeellä eristettyjä rakenteita voidaan toteuttaa sisäpinnaltaan diffuusioavoimina ja höyrysululla varustettuina rakenteina. Höyrysululla varustetut rakenteet kuitenkin toimivat kosteusteknisesti paremmin, mutta myös kosteusteknisesti hyvin toimivia diffuusioavoimia ratkaisuita löytyi jokaiseen rakennetyyppiin.
Tämän työn tavoitteena oli selvittää laskentatarkasteluilla kutterinlastu- ja sahanpurueristeiden lämpö- ja kosteusteknistä toimintaa nykyisissä ja tulevaisuuden ilmasto-olosuhteissa sekä etsiä diffuusioavoimet rakennusfysikaalisesti toimivat ratkaisut seinä-, yläpohja- ja alapohjarakenteille.
Laskentatarkastelut tein Tampereen teknillisen yliopiston kehittämällä rakenteiden kosteusteknisen toiminnan analysointimenetelmällä, jossa laskentatarkastelut seinä-, yläpohja- ja alapohjarakenteille tapahtuvat mitoittavissa nykyisissä ja tulevaisuuden ilmasto-olosuhteissa. Tarkastelun kriittisen arvioinnin kohteena on homeen kasvu, jota arvioidaan Suomalaisen homemallin avulla. Tässä työssä tarkastelualueena homeen kasvulle olivat lämmöneristetilaan liittyvät rakenteet. Näissä rakenteissa homeen kasvu ei saanut ylittää Suomalaisen homemallin homeindeksin arvoa 1.
Työn laskentatarkastelut suoritin Delphin 5.9.6 rakennusfysiikkaohjelmalla. Laskentatarkastelujen lähtötietoina käytin Tampereen teknillisen yliopiston aikaisemmissa tutkimuksissa selvitettyjä materiaaliominaisuuksia, rakennusfysikaalisia testivuosia ja ilmakehästä alaspäin suuntautuvan pitkäaaltoisen säteilyn arvoja sekä aikaisemmissa diplomitöissä määritettyjä eri laskentaparametrejä. Laskentatarkasteluissa käytin apuna Tampereen yliopiston Narvi Cluster -laskentapalvelua, jonka avulla laskentatapausten määrä voitiin kasvattaa suureksi, mikä puolestaan auttoi rakennusfysikaalisesti toimivien rakenneratkaisujen selvittämisessä.
Tässä tutkimuksessa tarkastelin ideaalisia rakenteita, joissa ei esiintynyt virheitä. Ilmanvuototapauksia en tässä työssä tarkastellut. Laskentatarkastelut tein pääosin käyttötilatarkasteluina. Tein myös kuivumistarkasteluja eri alkukosteusarvoilla.
Laskentatarkastelujeni perusteella mineraalivilla osoittautui soveltuvan hyvin tuulensuojamateriaaliksi purutuotteilla eristetyille rakenteille. Saamani tulokset osoittivat, että mineraalivillatuulensuojalevyn avulla pystyttiin toteuttamaan kuivumiskykyisiä diffuusioavoimia rakenneratkaisuja, jotka toimivat kosteusteknisesti myös tulevaisuuden ilmasto-olosuhteissa.
Laskentatarkastelujeni perusteella puukuitutuulensuojalevyllä varustetut purutuotteilla eristetyt rakenteet eivät osoittautuneet kovin kuivumiskykyisiksi. Laskentatarkasteluni osoittivat, että kuivumisongelmat korostuvat erityisesti suuremmilla eristevaipan paksuuksilla. Saamieni tulosten mukaan tuuletustilallisen harjakattoisen yläpohjarakenteen tapauksessa puukuitulevyn kosteuskapasiteetista on kuitenkin hyötyä rakenteen kosteustekniseen toimintaan.
Tutkimuksissani saamani tulokset osoittavat, että korkean kosteuskapasiteetin omaavia, kutterinlastulla sekä kutterinlastun ja purunyhdistelmäeristeellä eristettyjä rakenteita voidaan toteuttaa sisäpinnaltaan diffuusioavoimina ja höyrysululla varustettuina rakenteina. Höyrysululla varustetut rakenteet kuitenkin toimivat kosteusteknisesti paremmin, mutta myös kosteusteknisesti hyvin toimivia diffuusioavoimia ratkaisuita löytyi jokaiseen rakennetyyppiin.