Uusien lämmöneristys- ja faasimuutosmateriaalien toiminta rakennuksissa
Hakkarainen, Tuukka (2010)
2010
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
2010-06-23
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201506181434
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201506181434
Tiivistelmä
Sekä kansallisesti että kansainvälisesti tunnetaan tällä hetkellä painetta pienentää rakennusten energiankulutusta lämmitys- ja jäähdytystarvetta pienentämällä. Tutkimuksen tavoitteena oli tehdä yleiskatsaus uudentyyppisten lämmöneristeiden ja faasimuutosmateriaalien tarjontaan, ominaisuuksiin ja soveltamiseen rakentamisessa.
Työ on luonteeltaan kirjallisuusselvitys, joka jakaantuu kahteen osioon: lämmöneristeisiin ja faasimuutosmateriaaleihin. Uusiksi lämmöneristeiksi työssä lasketaan tuotteet, joita ei ole käytetty laajamittaisesti rakennussovelluksissa Suomessa. Faasimuutosmateriaalit ovat materiaaleja, joilla voidaan tasata rakennuksen lämpötilaa käyttämällä hyväksi kyseisten materiaalien termodynaamisia prosesseja rakennuksen käyttölämpötilaalueella. Lämpötilan tasaaminen perustuu materiaalin kykyyn varastoida ja luovuttaa suuri määrä lämpöä faasimuutoksessa.
Osa tutkimuksessa käsitellyistä lämmöneristeistä osoittautui potentiaalisiksi vaihtoehdoiksi korvaamaan tavanomaisia lämmöneristeitä tai käytettäväksi niiden rinnalla. Markkinoilta löytyi myös lämmöneristeitä, joiden eristyskykyä on pidetty todellista parempana. Tutkimuksessa käsitellyistä lämmöneristeistä alhaisimmat lämmönjohtavuudet olivat tyhjiöeristeillä (0,008 W/(mK)) ja aerogeeli-eristeillä (0,014 W/(mK)). Pelkästään alhaista lämmönjohtavuutta ei voida pitää materiaalien paremmuuden mittarina, vaan tarkastelussa tulee ottaa huomioon kokonaisuus kuten esim. materiaalien kestävyys, hinta ja työtekninen soveltuvuus. Tulevaisuudessa rakentamiseen käytettävien lämmöneristeiden kehityksessä tulisi panostaa pienihuokoisten eristemateriaalien kehittämiseen ja niiden valmistuskustannusten laskemiseen. Valoa läpäisevät lämmöneristeet ovat osoittautuneet potentiaalisiksi vaihtoehdoiksi muun muassa rakennuksen valaistuskustannusten pienentämisessä, sillä niiden lämmöneristävyysominaisuudet ovat parempia ikkunoihin verrattuna.
Faasimuutosmateriaalien käyttöä lyhyt- ja pitkäaikaiseen lämmönvarastoimiseen rakennussovelluksissa on tutkittu jo usean vuosikymmenen ajan lukuisissa tutkimuksissa ja todellisista kohteissa suoritetuilla mittauksilla. Ne ovat osoittaneet, että faasimuutosmateriaalien käyttö kasvattaa rakenteiden lämmönvaraamiskykyä merkittävästi. Sen ansiosta on mahdollista pienentää rakennuksen energiankulutusta käyttämällä jäähdytyksessä ja/tai lämmityksessä apuna luonnollista viileää ilmaa tai hukkalämpöä. Todellista arviota faasimuutosmateriaalien taloudellisesta kannattavuudesta eli jäähdytys- tai lämmitysenergiankulutuksen vähenemisestä on vaikeaa antaa. Näiden arviointi vaatisi laskentamallien luomista, jotka ottaisivat huomioon useat rakennuksen lämmitys- ja jäähdytystarpeeseen vaikuttavat muuttujat.
Työ on luonteeltaan kirjallisuusselvitys, joka jakaantuu kahteen osioon: lämmöneristeisiin ja faasimuutosmateriaaleihin. Uusiksi lämmöneristeiksi työssä lasketaan tuotteet, joita ei ole käytetty laajamittaisesti rakennussovelluksissa Suomessa. Faasimuutosmateriaalit ovat materiaaleja, joilla voidaan tasata rakennuksen lämpötilaa käyttämällä hyväksi kyseisten materiaalien termodynaamisia prosesseja rakennuksen käyttölämpötilaalueella. Lämpötilan tasaaminen perustuu materiaalin kykyyn varastoida ja luovuttaa suuri määrä lämpöä faasimuutoksessa.
Osa tutkimuksessa käsitellyistä lämmöneristeistä osoittautui potentiaalisiksi vaihtoehdoiksi korvaamaan tavanomaisia lämmöneristeitä tai käytettäväksi niiden rinnalla. Markkinoilta löytyi myös lämmöneristeitä, joiden eristyskykyä on pidetty todellista parempana. Tutkimuksessa käsitellyistä lämmöneristeistä alhaisimmat lämmönjohtavuudet olivat tyhjiöeristeillä (0,008 W/(mK)) ja aerogeeli-eristeillä (0,014 W/(mK)). Pelkästään alhaista lämmönjohtavuutta ei voida pitää materiaalien paremmuuden mittarina, vaan tarkastelussa tulee ottaa huomioon kokonaisuus kuten esim. materiaalien kestävyys, hinta ja työtekninen soveltuvuus. Tulevaisuudessa rakentamiseen käytettävien lämmöneristeiden kehityksessä tulisi panostaa pienihuokoisten eristemateriaalien kehittämiseen ja niiden valmistuskustannusten laskemiseen. Valoa läpäisevät lämmöneristeet ovat osoittautuneet potentiaalisiksi vaihtoehdoiksi muun muassa rakennuksen valaistuskustannusten pienentämisessä, sillä niiden lämmöneristävyysominaisuudet ovat parempia ikkunoihin verrattuna.
Faasimuutosmateriaalien käyttöä lyhyt- ja pitkäaikaiseen lämmönvarastoimiseen rakennussovelluksissa on tutkittu jo usean vuosikymmenen ajan lukuisissa tutkimuksissa ja todellisista kohteissa suoritetuilla mittauksilla. Ne ovat osoittaneet, että faasimuutosmateriaalien käyttö kasvattaa rakenteiden lämmönvaraamiskykyä merkittävästi. Sen ansiosta on mahdollista pienentää rakennuksen energiankulutusta käyttämällä jäähdytyksessä ja/tai lämmityksessä apuna luonnollista viileää ilmaa tai hukkalämpöä. Todellista arviota faasimuutosmateriaalien taloudellisesta kannattavuudesta eli jäähdytys- tai lämmitysenergiankulutuksen vähenemisestä on vaikeaa antaa. Näiden arviointi vaatisi laskentamallien luomista, jotka ottaisivat huomioon useat rakennuksen lämmitys- ja jäähdytystarpeeseen vaikuttavat muuttujat.