Savunpoistoluukkujen ja kattovalokupujen U-arvon laskenta
Kuhno, Vesa (2013)
2013
Tuotantotalouden 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
2013-04-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201703021119
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201703021119
Tiivistelmä
Tutkimuksen tavoitteena oli selkeyttää savunpoistoluukkujen ja kattovalokupujen U-arvon laskentaa. Keskeisimpinä ongelmakohtina oli sääntöjen ja ohjeiden pirstaleisuus sekä niiden tulkinnanvaraisuus. Selvityksen pohjalta määritettiin U-arvoja tietyille rakenteille ja tutkittiin luukkujen tukirakenteiden vaikutusta U-arvoihin. U-arvojen laskenta sekä rakenteiden analysointi tehtiin pääsääntöisesti Comsolilla Multiphysics -tietokoneohjelmalla, joka on elementtimenetelmään perustuva numeerinen laskentaohjelma. Comsolilla saatuja tuloksia verrattiin, siinä määrin kuin se oli mahdollista, käsinlaskettuihin tuloksiin. Tarkastelujen pohjalta kehitetään yksinkertainen Excel-laskentapohja, jonka avulla voidaan laskea suuntaa-antavia U-arvoja erikokoisille luukuille.
Standardien tutkimuksen pohjalta päädyttiin käyttämään rakenteiden ulkomittoja U-arvon määrityksessä. Pinta-ala valinnasta pidetään kiinni laskennan alusta loppuun asti, koskien myös viivamaisten lisäkonduktanssien määritystä. Kyseisellä valinnalla ei olla ristiriidassa keskeisten EN standardien ohjeistuksen kanssa. Valinta saattaa aiheuttaa kuitenkin ristiriitaa joidenkin maiden kansallisten määräysten kanssa. Tutkittujen rakenteiden U-arvot ovat keskimäärin noin 30 % pienempiä käytettäessä laskennassa ulkopintoja verrattuna tilanteeseen, jossa käytetään rakenteen sisäpintoja.
Tutkittaessa rakenteiden vaikutusta U-arvoihin havaittiin, että ulkopinnasta sisäpintaan ulottuvat metalliosat kasvattavat rakenteen U-arvoa noin 110 %...300 %. Vastaavat puuosat kasvattivat luukkujen U-arvoa puolestaan 15 %...45 %. Kun verrattiin rakenteiden reunoilla kulkevien tukirakenteiden ja rakenteiden keskellä kulkevien rankojen vaikutusta U-arvoihin, havaittiin että sekä puurakenteisissa että metallirakenteisissa luukuissa lämpöä johtuu hieman enemmän reunoilla kulkevien tukirakenteiden kautta kuin rakenteiden keskellä kulkevien rankojen kautta. Lisäksi havaittiin, että pienimmät U-arvot saatiin käyttämällä Comsolissa hienojakoisinta mahdollista verkkoa.
Standardien tutkimuksen pohjalta päädyttiin käyttämään rakenteiden ulkomittoja U-arvon määrityksessä. Pinta-ala valinnasta pidetään kiinni laskennan alusta loppuun asti, koskien myös viivamaisten lisäkonduktanssien määritystä. Kyseisellä valinnalla ei olla ristiriidassa keskeisten EN standardien ohjeistuksen kanssa. Valinta saattaa aiheuttaa kuitenkin ristiriitaa joidenkin maiden kansallisten määräysten kanssa. Tutkittujen rakenteiden U-arvot ovat keskimäärin noin 30 % pienempiä käytettäessä laskennassa ulkopintoja verrattuna tilanteeseen, jossa käytetään rakenteen sisäpintoja.
Tutkittaessa rakenteiden vaikutusta U-arvoihin havaittiin, että ulkopinnasta sisäpintaan ulottuvat metalliosat kasvattavat rakenteen U-arvoa noin 110 %...300 %. Vastaavat puuosat kasvattivat luukkujen U-arvoa puolestaan 15 %...45 %. Kun verrattiin rakenteiden reunoilla kulkevien tukirakenteiden ja rakenteiden keskellä kulkevien rankojen vaikutusta U-arvoihin, havaittiin että sekä puurakenteisissa että metallirakenteisissa luukuissa lämpöä johtuu hieman enemmän reunoilla kulkevien tukirakenteiden kautta kuin rakenteiden keskellä kulkevien rankojen kautta. Lisäksi havaittiin, että pienimmät U-arvot saatiin käyttämällä Comsolissa hienojakoisinta mahdollista verkkoa.