Tuulettuvien yläpohjien lämpö- ja kosteustekninen toiminta nykyisessä ja tulevaisuuden ilmastossa
Laukkarinen, Anssi (2015)
2015
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Talouden ja rakentamisen tiedekunta – Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-10-07
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201509281632
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201509281632
Tiivistelmä
Tämän diplomityön laskentatarkastelut on tehty Tampereen teknillisen yliopiston rakennusfysiikan tutkimusryhmässä, osana kansallista FRAME-hanketta. Diplomityön pääasiallisena tarkoituksena on ollut arvioida laskennallisesti U-arvojen pienentämisen sekä ilmastonmuutoksen vaikutuksia tuulettuvien kattoristikkoyläpohjien lämpö- ja kosteustekniseen toimintaan sekä tunnistaa niitä toimenpiteitä, joilla näiden rakenteiden toiminta saataisiin turvattua sekä nykyisissä että tulevaisuuden ilmasto-olosuhteissa Suomessa.
Tarkastelut on tehty käyttäen rakennusfysiikan tutkimusryhmässä jo aikaisemmin kehitettyä rakenteiden kosteusteknisen toiminnan analysointimenetelmää, joka käytännössä tarkoittaa erilaisten lähtötietojen ja tarkasteluperiaatteiden kokoelmaa. Analysointimenetelmän ideana on määrittää laskennallisesti rakenteiden kriittisten pisteiden lämpötila- ja kosteusolosuhteet rakennusfysikaalisesti mitoittavissa sisä- ja ulkoilman olosuhteissa ja tämän jälkeen arvioida näitä olosuhteita erilaisten toimintakriteerien (vaurioitumismekanismien) ja näille asetettavien raja-arvojen avulla.
Tehtyjen tarkastelujen perusteella yläpohjan päälämmöneristekerroksen kasvattaminen laskee lämmöneristeen ulkopuolisten rakenneosien lämpötilaa ja tätä kautta kasvattaa homeriskiä näissä rakenteen osissa. Ennustettu ilmastonmuutos kasvattaa ulkoilman homehtumiselle alttiiden olosuhteiden määrää, mistä syystä ennustetut tulevaisuuden olosuhteet ovat rakenteille nykyilmastoa haastavammat.
Tuulettuvien kattoristikkoyläpohjien lämpö- ja kosteusteknistä toimintaa on kuitenkin mahdollista parantaa monin eri tavoin. Tehdyissä tarkasteluissa tehokkaimmiksi menetelmiksi osoittautuivat homehtumisen suhteen kestävien materiaalien sekä lämpöä eristävän aluskatteen käyttäminen. Molemmilla tavoilla rakenteille laskettu homeindeksi saatiin kaikissa tarkastelluissa tilanteissa laskemaan alle asetetun raja-arvon (M < 1, eli ei homeenkasvua).
Myös katolle osuvan auringonsäteilyn määrän, yläpohjarakenteen sisäpinnan vesihöyrynvastuksen, päälämmöneristekerroksen kosteuskapasiteetin kasvattaminen sekä päälämmöneristekerroksen merkittävä ohentaminen ja ilmastonmuutoksen hillitseminen parantavat tuulettuvien kattoristikkoyläpohjien kosteusteknistä toimintaa.
Työn aikana on noussut esille useita toimenpiteitä, joilla laskentatarkastelujen tarkkuutta saataisiin edelleen parannettua. Näitä ovat muun muassa tarkempien rakennemallien käyttäminen, taivaan pitkäaaltoisen säteilyn tarkempi huomioon ottaminen, yläpohjan ilmatilan ilmanvaihtuvuuden tarkempi laskenta, erilaisten ilma- ja sadevuotojen vaikutusten arvioiminen, tarkempien materiaalimallien käyttäminen sekä rakenteissa mahdollisesti olevien home- tai mikrobivaurioiden synnyttämän sisäilmahaitan arviointi.
Tarkastelut on tehty käyttäen rakennusfysiikan tutkimusryhmässä jo aikaisemmin kehitettyä rakenteiden kosteusteknisen toiminnan analysointimenetelmää, joka käytännössä tarkoittaa erilaisten lähtötietojen ja tarkasteluperiaatteiden kokoelmaa. Analysointimenetelmän ideana on määrittää laskennallisesti rakenteiden kriittisten pisteiden lämpötila- ja kosteusolosuhteet rakennusfysikaalisesti mitoittavissa sisä- ja ulkoilman olosuhteissa ja tämän jälkeen arvioida näitä olosuhteita erilaisten toimintakriteerien (vaurioitumismekanismien) ja näille asetettavien raja-arvojen avulla.
Tehtyjen tarkastelujen perusteella yläpohjan päälämmöneristekerroksen kasvattaminen laskee lämmöneristeen ulkopuolisten rakenneosien lämpötilaa ja tätä kautta kasvattaa homeriskiä näissä rakenteen osissa. Ennustettu ilmastonmuutos kasvattaa ulkoilman homehtumiselle alttiiden olosuhteiden määrää, mistä syystä ennustetut tulevaisuuden olosuhteet ovat rakenteille nykyilmastoa haastavammat.
Tuulettuvien kattoristikkoyläpohjien lämpö- ja kosteusteknistä toimintaa on kuitenkin mahdollista parantaa monin eri tavoin. Tehdyissä tarkasteluissa tehokkaimmiksi menetelmiksi osoittautuivat homehtumisen suhteen kestävien materiaalien sekä lämpöä eristävän aluskatteen käyttäminen. Molemmilla tavoilla rakenteille laskettu homeindeksi saatiin kaikissa tarkastelluissa tilanteissa laskemaan alle asetetun raja-arvon (M < 1, eli ei homeenkasvua).
Myös katolle osuvan auringonsäteilyn määrän, yläpohjarakenteen sisäpinnan vesihöyrynvastuksen, päälämmöneristekerroksen kosteuskapasiteetin kasvattaminen sekä päälämmöneristekerroksen merkittävä ohentaminen ja ilmastonmuutoksen hillitseminen parantavat tuulettuvien kattoristikkoyläpohjien kosteusteknistä toimintaa.
Työn aikana on noussut esille useita toimenpiteitä, joilla laskentatarkastelujen tarkkuutta saataisiin edelleen parannettua. Näitä ovat muun muassa tarkempien rakennemallien käyttäminen, taivaan pitkäaaltoisen säteilyn tarkempi huomioon ottaminen, yläpohjan ilmatilan ilmanvaihtuvuuden tarkempi laskenta, erilaisten ilma- ja sadevuotojen vaikutusten arvioiminen, tarkempien materiaalimallien käyttäminen sekä rakenteissa mahdollisesti olevien home- tai mikrobivaurioiden synnyttämän sisäilmahaitan arviointi.