Savi-hamppueristeen rakennusfysikaaliset ominaisuudet – Toiminta sisäpuolisena lisälämmöneristeenä

Abstract

Ilmastonmuutoksen hillintä on noussut merkittäväksi tavoitteeksi myös rakennusalalla. Rakennusmateriaalien tuotantoon liittyvien hiilidioksidipäästöjen vähentäminen on ollut viime vuosina vahvasti esillä, ja ala etsii aktiivisesti keinoja pienentää ympäristövaikutustaan. Yksi keskeisistä teemoista on rakennusten energiatehokkuuden parantaminen. Energiatehokkuutta voidaan parantaa muun muassa lisäämällä ulkovaipan lämmöneristävyyttä, mikä vähentää energiankulutusta ja sitä kautta myös hiilidioksidipäästöjä. Ensisijaisesti lämmöneriste tulisi lisätä vanhan rakenteen ulkopuolelle, mikä on kosteusteknisesti parempi vaihtoehto. Tällöin vanhat rakenteet siirtyvät lämpimämpiin ja kuivempiin olosuhteisiin. Aina lisäeristäminen rakennuksen ulkopuolelle ei kuitenkaan ole mahdollista, jolloin sisäpuolinen eristäminen voi olla ainoa ratkaisu lämmöneristävyyden parantamiseksi. Sisäpuolinen lämmöneristäminen on kuitenkin riskialtista kosteusteknisestä näkökulmasta ja eristeeltä vaaditaan tällöin hyvää kosteudensiirtokykyä sekä kosteuskapasiteettia. Savella on todettu olevan hyvät kosteustekniset ominaisuudet ja polttamattomana käytettynä sillä on pieni hiilijalanjälki. Lisäämällä saveen biopohjaisia materiaaleja saadaan seoksen lämmönjohtavuutta pienennettyä, mikä mahdollistaa sen hyödyntämisen lämmöneristeenä.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia savi-hamppueristeen rakennusfysikaalisia ominaisuuksia. Rakennusfysikaalisia kokeita tehtiin erilaisille savi-hamppuseoksille, ja kokeissa varioitiin saven ja hampun suhdetta, veden määrää valmistusvaiheessa sekä hampun päistäreen kokoa. Tutkittuja materiaaliominaisuuksia olivat lämmönjohtavuus, vesihöyrynläpäisevyys, kapillaarinen veden imeytymiskerroin sekä hygroskooppinen tasapainokosteus desorptiossa ja adsorptiossa. Lämmönjohtavuus mitattiin lämpövirtalevylaitteella 50 % RH kosteudessa 10 °C keskilämpötilassa. Yhdelle sarjalle mitattiin lämmönjohtavuus myös 95 % RH kosteudessa ja 5 °C keskilämpötilassa. Vesihöyrynläpäisevyys mitattiin märkäkuppikokeena 95/50 % RH ja 54/11 % RH kosteudessa 22 °C lämpötilassa. Veden imeytyminen mitattiin vedenimukoelaitteistolla, jossa on automaattinen datankeruu. Tasapainokosteus mitattiin viidestä eri kosteudesta 11 % RH – 93 % RH kosteusalueelta ja 22 °C lämpötilassa.

Lämmönjohtavuudeksi saatiin koekappaleiden tiheyden mukaan 0,061…0,105 W/(mK). Savi-hamppueristeiden lämmönjohtavuus kasvoi lineaarisesti tiheyden funktiona. Vesihöyrynläpäisevyydeksi saatiin koekappaleista ja olosuhteista riippuen 5,6…9,9 × 10^-6 m^2/s. Vesihöyrynläpäisevyys pienenee tiheyden noustessa. Vedenimukokeissa sen sijaan oli epävarmuutta, mutta tuloksista voidaan sanoa, että veden imeytymiskerroin nousee savimäärän noustessa materiaalissa. Suurempi hampun päistäre pienensi materiaalin veden imeytymiskertoimen arvoa. Veden imeytymiskertoimen arvoksi saatiin 0,07…0,62 kg/(m^2s^0,5) riippuen oleellisesti materiaalin savimäärästä ja käytetyn päistäreen koosta. Tasapainokosteuskokeiden perusteella materiaalin tasapainokosteus määräytyi ensisijaisesti sen tiheyden mukaan. Suurempi savipitoisuus lisäsi materiaalin tiheyttä, mikä puolestaan johti korkeampaan tasapainokosteuteen. Koesarjoissa oli myös selvästi nähtävissä hygroskooppisille materiaaleille ominainen hystereesi-ilmiö.