Sisäisen konvektion vaikutus yläpohjan lämmöneristävyyteen
Pakkanen, Tomi (2012)
2012
Rakennustekniikan koulutusohjelma
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
2012-12-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201301251044
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201301251044
Tiivistelmä
Viime vuosina on markkinoitu sekä valmistettu matalaenergia – ja passiivitaloja. Edellä mainitut talot perustuvat alhaiseen ulkoisen energian kulutukseen. Talolle ominaista ovat rakenteiden tiiveys, rakenteiden alhainen lämmönjohtavuus sekä talotekniikan energian säästöön ja talteenottoon tähtäävät menetelmät. Matalaenergia- sekä passiivitaloissa parannetaan rakenteiden lämmönläpäisykerrointa lämmöneristyskerroksen paksuutta kasvattamalla. Kokeellisia tutkimustuloksia tältä alueelta on vähän. Rakenteen kosteuskäyttäytyminen muuttuu eristeen paksuuden kasvaessa, koska eristekerroksen lämmönjakautuminen muuttuu. Vuoden lämpimänä aikana rakenteen tulisi toimia myös vastakkaiseen suuntaan, koska sisäilmaa joudutaan usein jäähdyttämään sisäilmavaatimusten täyttymiseksi. Eristeen tehollinen lämmönjohtavuuden arvo kasvaa, kun eristeen paksuus kasvaa matalaenergia- ja passiivitalojen edellyttämiin kerrospaksuuksiin.
Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella huokoisen lämmöneristeen sisäisen konvektion vaikutusta rakenteen lämmönläpäisykertoimeen. Tarkastelu suoritettiin tutkimalla kokeellisella menetelmällä yläpohjan eristekerroksen lämpötilakenttiä sekä lämpövirtoja. Tutkimuksen perusteella havaittiin, että sisäinen konvektio heikentää puhalluseristeillä toteutettujen yläpohjarakenteiden lämmöneristävyyttä, kun eristyspaksuus kasvaa. Kokeellisesti määritelty 600 mm eristepaksuuden U-arvon poikkeama oli keskimäärin tuulettamattomassa tilanteessa +11 %, laminaarisen ilmavirtauksen vaikuttaessa eristeen ulkopinnassa +18 % ja turbulenttisen ilmavirtauksen vaikuttaessa +32 %. Vastaavasti kokeellisesti määritelty Nusseltin luku oli keskimäärin tuulettamattomassa tilanteessa 1,24; laminaarisen ilmavirtauksen vaikuttaessa 1,31 ja turbulenttisen ilmavirtauksen vaikuttaessa 1,51 kaikkien rakennekokeiden keskiarvona määriteltynä. Lämmönläpäisykertoimen määrityksessä käytettyä materiaalin ilmanläpäisevyydestä johtuvaa lisäystä Ua –arvoa tulisi koetulosten perusteella kasvattaa jopa kaksin - kolminkertaiseksi, kun lämmöneristepaksuus on 600 mm. Kokeiden perusteella tulisi käyttää yhdistelmäeristystä kuten levy- ja puhallusvillaa tai diffuusioavointa ilmansulkumateriaalia 600 mm vahvuisessa huokoisessa eristekerroksessa.
Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella huokoisen lämmöneristeen sisäisen konvektion vaikutusta rakenteen lämmönläpäisykertoimeen. Tarkastelu suoritettiin tutkimalla kokeellisella menetelmällä yläpohjan eristekerroksen lämpötilakenttiä sekä lämpövirtoja. Tutkimuksen perusteella havaittiin, että sisäinen konvektio heikentää puhalluseristeillä toteutettujen yläpohjarakenteiden lämmöneristävyyttä, kun eristyspaksuus kasvaa. Kokeellisesti määritelty 600 mm eristepaksuuden U-arvon poikkeama oli keskimäärin tuulettamattomassa tilanteessa +11 %, laminaarisen ilmavirtauksen vaikuttaessa eristeen ulkopinnassa +18 % ja turbulenttisen ilmavirtauksen vaikuttaessa +32 %. Vastaavasti kokeellisesti määritelty Nusseltin luku oli keskimäärin tuulettamattomassa tilanteessa 1,24; laminaarisen ilmavirtauksen vaikuttaessa 1,31 ja turbulenttisen ilmavirtauksen vaikuttaessa 1,51 kaikkien rakennekokeiden keskiarvona määriteltynä. Lämmönläpäisykertoimen määrityksessä käytettyä materiaalin ilmanläpäisevyydestä johtuvaa lisäystä Ua –arvoa tulisi koetulosten perusteella kasvattaa jopa kaksin - kolminkertaiseksi, kun lämmöneristepaksuus on 600 mm. Kokeiden perusteella tulisi käyttää yhdistelmäeristystä kuten levy- ja puhallusvillaa tai diffuusioavointa ilmansulkumateriaalia 600 mm vahvuisessa huokoisessa eristekerroksessa.