slide1
Download
Skip this Video
Download Presentation
Ylivieskan seudun rakennusmestarit ja –insinöörit AMK r.y.

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 40

Ylivieskan seudun rakennusmestarit ja –insinöörit AMK r.y. - PowerPoint PPT Presentation


  • 73 Views
  • Uploaded on

Ylivieskan seudun rakennusmestarit ja –insinöörit AMK r.y. Uudet energiamääräykset, nollaenergiatalo ja rakenteiden lämpö- ja kosteustekninen toiminta 12.2.2013 Haapavesi Pientalon rakenteiden lämpö- ja kosteusteknisen toiminnan tarkastelu

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Ylivieskan seudun rakennusmestarit ja –insinöörit AMK r.y.' - roza


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Ylivieskan seudun rakennusmestarit ja –insinöörit AMK r.y.

Uudet energiamääräykset, nollaenergiatalo ja rakenteiden lämpö- ja kosteustekninen toiminta 12.2.2013 Haapavesi

Pientalon rakenteiden lämpö- ja kosteusteknisen toiminnan tarkastelu

Professori Ralf Lindberg, Tampereen teknillinen yliopisto

Rakentaminen on mielikuvien laji diat 2…6

Rakennuksen rakennusfysiikkaa 7…12

Rakennusfysiikan peruskaavat 13…19

Ulkoseinien rakennusfysiikkaa 20…26

Alapohjiin liittyviä kysymyksiä 27…37

Rakennusfysiikka on tärkeä näkökulma 38…40

Rakennus, rakentaminen ja normisto (ohjausjärjestelmä) kehittyvät ja monimutkaistuvat uskomattomalla vauhdilla. Siitä pitää huolen Euroopan unioni ja Suomen lukuisat ministeriöt, jotka ohjaavat rakentamista yhä enemmän poliittisin päätöksin.

Rakentamisen tulisi kuitenkin olla yksinkertaista perustoimintaa.

Haapavesi 12.2.2013

slide2

Miten ihminen oppii?

Omassa päässä tapahtuvan kehittelyn kautta. Jostain tulee virikkeitä, yhdistämme niitä aiempaan tietoomme ja kokemukseen ja maailmakuvamme kehittyy.

Rakentamiseen liittyvä yksi pulma on, että erilaisia virikkeitä, oikeita ja vääriä, on kovin paljon.

Haapavesi 12.2.2013

slide3

Useimmilla on rakentamisesta selkeät käsitykset

Täysin Täysin

samaa eri

mieltä mieltä

Seinän tulee olla ”hengittävä” 1 2 3 4 5

Seinän tulee olla tiivis 1 2 3 4 5

Alapohjan tulee olla maanvarainen 1 2 3 4 5

Alapohjan tulee olla ryömintätilainen 1 2 3 4 5

Ilmanvaihdon on oltava koneellinen 1 2 3 4 5

Ilmanvaihdon on oltava painovoimainen 1 2 3 4 5

Käsitykseni asiasta perustuu tietoon

kokemukseen

mielikuvaan

Haapavesi 12.2.2013

slide4

”Hengittävä seinä” on mahdollinen ja käyttökelpoinen, energian kulutus ei ole aivan niin hyvin hallinnassa kuin nykyisin odotetaan

Vanhan hirsitalon ”terveellisyys” perustui seinien rakojen kautta tapahtuvaan ilmanvaihtoon.

Nykyisin pyritään ilmanpitävyys (tiiviys) kaikin tavoin varmistamaan. Kun siinä onnistutaan ilma on vaihdettava erikseen, hengittämällä se ei vaihdu.

Käytöstä aiheutuvan kosteusrasituksen tulee olla pienen.

Tiivis rakennus mahdollistaa hallitun energiankäytön. Tiiviys sinänsä ei ole huono asia.

Tiivis rakennus ja toimimaton ilmanvaihto ovat huono yhdistelmä. Tämä oli syy tiiviiden rakennusten ankaraan arvosteluun.

Haapavesi 12.2.2013

slide5

Maanvarainen ja ryömintätilainen alapohja kumpikin voitaisiin aivan hyvin ”lailla kieltää”. Kuitenkin kummankin kanssa voidaan hyvin myös tulla toimeen.

Rakennuksen alapuolisessa maaperässä kasvaa aina mikrobeja ja sädesieniä. Ne eivät kasva rakennusvirheen seurauksena vaan siksi, että maaperässä ovat aina kasvulle parhaat mahdolliset edellytykset (sopiva lämpötila, kosteutta ja ravintoa).

Ylivoimaisesti tärkein huolehdittava asia on alapohjan mahdollisimman hyvä tiiviys alapuoliseen maaperään päin (seinäliittymät, lävistykset), jotta lämmityskaudella ei vuotokohdista imetä mikrobien haittavaikutuksia sisäilmaan.

Haapavesi 12.2.2013

slide6

Sekä koneellisesta että painovoimaisesta ilmanvaihtojärjestelmästä on paljon hyviä ja huonoja kokemuksia.

Molemmat toimivat, mutta vain siinä tapauksessa, että käyttäjä ymmärtää toiminnan idean ja osaa huoltaa järjestelmän.

Nykyisten lämmöneristysmääräysten voimassa ollessa molemmat ovat mahdollisia.

Pientaloista noin 90 % varustetaan koneellisella sisään puhalluksella, poistolla ja lämmön talteenotolla.

Rakennuksen ilmanvaihtojärjestelmät:

1. Koneellinen sisään puhallus ja poisto,

2. Koneellinen poisto ja korvausilmaventtiilit

3. Painovoimainen

Haapavesi 12.2.2013

slide7

Rakennuksen rakennusfysikaalisen toiminnan lähtökohta on ulkoilma

  • 10 oC
  • 2/2,2 g/m3
  • RH = 90 %
  • 10 oC
  • 2/2,2 g/m3
  • RH = 90 %

+20 oC

2/17 g/m3

RH = 12 %

Kaikki rakenteet toimivat hyvin, jos kosteuslisää ei ole

Haapavesi 12.2.2013

slide8

Vesihöyryn kyllästyspitoisuus vk

vk

g/m3

30

25

20

17,28

15

9,45

10

5

2,20

0,87

4,85

t

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

oC

Lämpötila

Haapavesi 12.2.2013

slide9

Talvi on Suomessa erittäin ankara rasitus olosuhde rakennuksille

-10 oC

2/2,2 g/m3

RH = 90 %

Lämpö

Kosteus

+20 oC

5/17 g/m3

RH = 30 %

Pienikin kosteuslisä aiheuttaa sen, että sisäilmaa ei saa vuotaa rakenteisiin

Haapavesi 12.2.2013

slide10

Kesä on Suomessa täysin toisenlainen

+20 oC

10/17 g/m3

RH = 60 %

+20 oC

13/17 g/m3

RH = 75 %

Kosteus

Sisäilman kosteus ei käytännössä ylitä ulkoilman kyllästyspitoisuutta,

jolloin kaikki rakennukset toimivat hyvin.

Suomessa on puolet vuodesta talvitilannetta ja puolet kesätilannetta

Haapavesi 12.2.2013

slide11

Hyvä ja toimiva ilmanvaihto on kaikissa suomalaisissa rakennuksissa

välttämätön.

Esimerkki ilmanvaihdon merkityksestä kosteuslisään.

Huoneisto 120 m2, tilavuus 300 m3. Perheen kosteudentuotto voi

hyvin olla 12 l/vrk (tavallinen tuotto).

Hyvä ilmanvaihto on noin 0,5 krt/h (puoli tilavuutta vaihtuu tunnissa eli

ilma vaihtuu kerran kahdessa tunnissa eli 12 kertaa vuorokaudessa).

Kosteudentuotto on 1000 g/ilmanvaihtokerta. Kosteuslisä on tällöin

1000/300 = 3,3 g/m3 (tavanomainen arvo).

Heikko ilmanvaihto 0,25 krt/h (ilma vaihtuu 6 kertaa vuorokaudessa).

Kosteudentuotto on tällöin 2000/300 = 6,6 g/m3 (todella ankara rasitus).

Monissa rakennuksissa on tätäkin heikompi ilmanvaihto.

Haapavesi 12.2.2013

slide12

Rakennuksen käytöstä johtuvalla kosteuslisällä on iso merkitys

  • 10 oC
  • 2/2,2 g/m3
  • 90 %

20 oC

2,1/17 g/m3

12 %

30 oC

60 %

18/30 g/m3

Urheiluhallissa ei ole

suurta kosteuslisää

Uimahallin olosuhteet ovat

rakenteille paljon ankarammat.

Ylipaine voi olla rakenteille tuhoisa.

Muita ankarien olosuhteiden rakennuksia:

Kirjapainot 25 oC 70 % 16/23 g/m3

Taidemuseot 22 oC 60 % 11/19 g/m3

Jäähallissa kosteus kulkee kesällä sisään ja talvella ulos.

Rakennusaikainen kosteus voi joissakin tapauksissa muodostaa ison

kosteuslisän.

Haapavesi 12.2.2013

slide13

Seuraavassa on peruskaavat ja perusmateriaaliominaisuudet lämpö- ja kosteusteknisten laskelmien suorittamiseksi.

Laske perustapaus talvella ja kesällä.

Muuta tilannetta vaikka lisäeristyksellä, laske uudelleen samoilla parametreilla, saat hyvän kuvat tilanteesta.

Haapavesi 12.2.2013

l mp ja kosteustekninen k ytt ytyminen
Lämpö- ja kosteustekninen käyttäytyminen

Lämpötilakäyrä

* Lämmönjohtavuus l, materiaaliominaisuus

* Lämmönvastus R, rakenneominaisuus

* Pintavastukset

* Sisä- ja ulkolämpötila

Lämpötilaero tasoittuu lämmönvastusten suhteissa.

Kyllästyspitoisuuskäyrä

* Riippuu vain lämpötilasta, lähes luonnonlaki

Vesihöyrynpitoisuuskäyrä

* Vesihöyrynjohtavuus d, materiaaliominaisuus

* Vesihöyrynvastus Z, rakenneominaisuus

* Ulkoilman vesihöyrynpitoisuus tulee luonnosta

* Sisäilman pitoisuus käytöstä tulevan kosteuslisän kautta

Vesihöyrynpitoisuusero tasoittuu vesihöyrynvastusten suhteissa.

Haapavesi 12.2.2013

ainekerrosten l mm nvastuksia r d l
Ainekerrosten lämmönvastuksia R = d/ l

Jos ainekerroksen paksuus on eri kuin taulukossa, muuttuu lämmönvastuskin paksuuksien suhteissa.

Esim. puu 100, R = 0,5 * 1,5 = 0,75

Haapavesi 12.2.2013

slide16

Vesihöyryn kyllästyspitoisuus vk

vk

g/m3

30

25

20

17,28

15

9,45

10

5

2,20

0,87

4,85

t

0

-20

-15

-10

-5

5

10

15

20

25

30

oC

Lämpötila

Haapavesi 12.2.2013

ainekerrosten vesih yrynvastuksia z v d d
Ainekerrosten vesihöyrynvastuksia Zv = d/ d

** laskentaan soveltuva tyypillinen arvo

Haapavesi 12.2.2013

ainekerrosten vesih yrynvastuksia z v d d1
Ainekerrosten vesihöyrynvastuksia Zv = d/ d

Jos ainekerroksen paksuus on eri kuin taulukossa, muuttuu vesihöyryn vastuskin paksuuksien suhteissa.

Esim. betoni 200 Zv = 2 * 150 * 103 = 300 * 103 s/m

Haapavesi 12.2.2013

slide19

Diffuusion vauhti

, missä

g = Dv/Zv

g on vesihöyryn diffuusiovauhti g/m2 s

Dv on vesihöyrynpitoisuus ero kahden pisteen välillä, kaste-

pistettä tällä välillä ei saa olla  g/m3

Zv on rakenteen vesihöyrynvastus samojen pisteiden välillä  s/m

Kondensoituvassa rakenteessa lasketaan kastepisteeseen tiivistyvä

vesimäärä ja kastepisteestä poistuva vesimäärä. Lopullinen kertyvä vesimäärä on näiden erotus.

Rakenteen toimivuutta voi arvioida laskemalla yhden viikon ajan

talvitilannetta ja yhden viikon ajan kesätilannetta. Talven jäljiltä

otaksutaan kastepisteeseen RH 100%. Jos kesällä kuivuu kaksin-

kertainen kosteusmäärä kuin talvella tiivistyy, rakenne on toimiva.

Haapavesi 12.2.2013

slide20

Esim: Puurakenteisen seinän rakennusfysikaalinen käyttäytyminen

Lämpötilat

20

20 oC

10

0

-10

-10

Kosteuspitoisuudet

20

17,3

8,6

50 %

10

2,2

0 g/m3

2,0

90 %

Haapavesi 12.2.2013

slide21

Höyrynsulullisen seinän diffuusiovauhti

20

20 oC

10

0

-10

-10

20

17,3

8,6

50 %

Diffuusiovauhti on mitätön

10

2,2

0 g/m3

2,0

90 %

Haapavesi 12.2.2013

slide22

Läpäisevän puurakenteisen seinän diffuusiovauhti

Jos höyrynsulku puuttuu, rakenteeseen ei

synny teoreettisesti kondenssitilannetta (tai

oikeastaan syntyy, miksi?).

Tässä tapauksessa vesihöyrynvastus Z on

noin (4+11+3)x103 s/m ja diffuusio-

vauhdiksi saadaan:

20

20 oC

10

0

-10

-10

20

17,3

8,6

50 %

10

Tämä on suuri diffuusiovauhti.

Lopulta syntyy kondenssi, koska tuulensuojan

vesihöyrynvastus kasvaa huokosveden

jäätymisen seurauksena.

2,2

0 g/m3

2,0

90 %

Haapavesi 12.2.2013

slide23

Rakennusaikaisen kosteuden vaikutus läpäisevään seinään

Lämmönvastus R, eriste ratkaisee, muut yhteensä alle 10 %

Vesihöyryn vastus Z, puu ratkaisee, muut yhteensä noin 20 %

Haapavesi 12.2.2013

rakennusaikaisen kosteuden vaikutus l p isev n sein n
Rakennusaikaisen kosteuden vaikutus läpäisevään seinään

+ 20 oC

Vesihöyryn diffuusiovauhti

tässä tilanteessa noin 250 g/m2

viikossa, koska vesihöyryn

vastus on niin pieni.

Kaikki vesihöyry kondensoituu

ja jäätyy laudoituksen taakse.

Eristeen tulee kestää kosteutta.

Jos kosteuslisää ei ole tai se

on pieni, rakenne toimii.

- 10 oC

17 g/m3

10/17 g/m3

60 %

2,2 g/m3

2,0/2,2 g/m3

90 %

Haapavesi 12.2.2013

l mm nvastus r eriste ratkaisee muut yhteens alle 10 vesih yryn vastus z muovi ratkaisee
Lämmönvastus R, eriste ratkaisee, muut yhteensä alle 10 %Vesihöyryn vastus Z, muovi ratkaisee

Rakennusaikaisen kosteuden vaikutus tiiviiseen seinään

Haapavesi 12.2.2013

rakennusaikaisen kosteuden vaikutus tiiviiseen sein n
Rakennusaikaisen kosteuden vaikutus tiiviiseen seinään

+ 20 oC

Rakennusaikaisesta kosteudesta

ei ole haittaa.

Diffuusiovauhti on hyvin pieni,

noin 1 g/m2 viikossa (käytännössä

mitätön).

Rakenne toimii suurellakin

kosteuslisällä.

- 10 oC

17 g/m3

10/17 g/m3

60 %

2,2 g/m3

2,0/2,2 g/m3

90 %

Haapavesi 12.2.2013

slide27

Hiekan kosteus (RH) ja vesipitoisuus

Hiekan kuivatiheys on noin 1500 kg/m3. Hiekka on yleensä

graniittia tai vastaavaa, jonka tiheys on noin 2700 kg/m3.

Kiintoainetta on hiekassa 1500/2700  0,55. Siten 1 m3:ssä hiekkaa

on kiviainesta 550 l ja tyhjätilaa (ilmaa) 450 l. Tyhjätilan ilmassa on

aina vesihöyryä ja tyhjätilassa on aina myös vettä.

Materiaalin vesimäärä

ilmoitetaan usein

prosentteina kuivapainosta.

Jo hyvin pieni vesimäärä

aiheuttaa sen, että hiekan

huokosilman RH = 100%.

Hiekka on aina kosteaa, se

ei saa olla märkää.

Kuopalla kosteutta on

hiekassa tavanomaisesti 3…5 %

Haapavesi 12.2.2013

slide28

Esimerkki maanvaraisesta alapohjasta, jossa muovikalvosta

on enemmän haittaa kuin hyötyä

Parketti 15

Betoni 70

Polystyreeni 100

Muovikalvo 0,2

Täytesora 300

Perusmaa

Haapavesi 12.2.2013

slide29

Tilanne 10 vuoden päästä rakentamisesta, kun rakennusaikainen

kosteus ei enää vaikuta

t

vk

v

Zv

oC

g/m3

g/m3

*103 s/m

20

17,3

RH 30 %

5

20

100

100

3500

11,4

13

20

10

9,5

9,5

0

RH 100 %

Haapavesi 12.2.2013

slide30

Tilanne heti rakentamisen jälkeen, kun laatta muodostaa

tärkeän kosteuslähteen

t

vk

v

Zv

oC

g/m3

g/m3

*103 s/m

20

17,3

RH 30 %

5

20

100

100

3500

11,4

13

20

10

9,5

9,5

0

RH 100 %

Haapavesi 12.2.2013

slide31

Alapohjiin liittyviä kysymyksiä

Maanvaraiset alapohjat

* Energian säästämiseksi eristettä ei tarvita U-arvon mukaista määrää

* Rakennusfysikaalinen toiminta paranee eristemäärän kasvaessa

* Laatta kuivuu pääasiassa vain sisäänpäin (läpäisevä pinnoite)

* Betonilaatta on tärkeä kosteuslähde jopa 10 vuotta

* Maaperän jäähdyttäminen esim. radonputkituksen avulla olisi erinomainen

ratkaisu fysikaalisen toiminnan kannalta

* Maaperään yhteydessä olevien vuotoreittien tiivistäminen on erittäin

tärkeää, usein polyuretaanivaahto auttaa vaikkakaan ei ole paras ratkaisu

Haapavesi 12.2.2013

slide32

Ryömintätilainen alapohja talvella

Sisäilma

+ 20 oC

Ulkoilma

5/17 30 %

- 10 oC

2/2,2 g/m3

90 %

Ryömintätila

+ 2 oC

2/5,6 35 %

Maaperä

0 oC

5/5 100 %

Kosteus ryömintätilassa ei muodosta ongelmaa

Haapavesi 12.2.2013

slide33

Ryömintätilainen alapohja kesällä, kun olosuhteet ovat

tavanomaiset

Sisäilma

+ 20 oC

Ulkoilma

13/17 75 %

+ 17 oC

10/14,5g/m3

70 %

Ryömintätila

+ 15 oC

10/13 78 %

Maaperä

13 oC

11,4/11,4 100 %

Ankarat, mutta siedettävät olosuhteet ryömintätilassa

Haapavesi 12.2.2013

slide34

Ryömintätilainen alapohja kesällä sadekautena

Sisäilma

+ 20 oC

Ulkoilma

16/17 90 %

+ 17 oC

14/14,5g/m3

96 %

Ryömintätila

+ 15 oC

13/13 100 %

Maaperä

13 oC

11,4/11,4 100 %

Ryömintätilassa on kondenssi ja mikrobikasvustolle otolliset

olosuhteet tehdäänpä mitä tahansa.

Haapavesi 12.2.2013

slide35

Ryömintätilat

* Mikrobikasvua tapahtuu ryömintätilassa kosteina kesäaikoina

* Alapohjan täydellinen ilmanpitävyys on erittäin tärkeä (vaikea toteuttaa)

* Ryömintätilat tulevat talvisin kylmemmiksi (jäätymismahdollisuus)

* Kuivaimella ryömintätila toiminee parhaiten (ilmanvaihto, mitoitus,

rakennusaikainen vesimäärä on yleensä suuri kuivaimen kapasiteettiin

nähden)

Täytöissä on alussa jopa 70 l/m3 vettä ja lopputilanteessa 10 l/m3. Vettä poistuu ryömintätilasta 60 l/m3. Täyttöä on helposti jopa 50 m3, joten ylimääräistä vettä on tuhansia litroja. Tätä ei poista nopeasti tuuletus eivätkä verrattain pienitehoiset kuivaimet.

Haapavesi 12.2.2013

slide36

Talvella lämmitettäessä osa korvausilmasta

mikrobihaittoineen virtaa laatan alta

Laatta kutistuu ja rako syntyy sokkelin

ja laatan väliin

Mikrobeja kasvaa laatan alla maaperässä,

koska siellä ovat hyvät olosuhteet. Tämä

on jo mittauksin osoitettu.

Ongelmakohta on tehtävä niin, että raon syntymisen jälkeenkin

ilmavuoto on estetty. Mikrobikasvua laatan alla on joka tapauksessa.

Haapavesi 12.2.2013

slide37

1

2

4

3

Perustusliitoksen toiminnalle on pelkästään fysiikan näkökulmasta useita tavoitteita

1. Korvausilmaa ei saa tulla sisään alajuoksun alta

2. Vuotoreittiä laatan alle ei saa olla

3. Kosteudenkulku maaperästä rakenteisiin on estettävä

4. Kylmäsilta liittymässä aiheuttaa ongelmia

5. Radon, ym.

6. Koko liitosalueen kuivumismahdollisuus

Yhden asian hoitaminen on usein toisesta näkökulmasta haitallista. Haasteita riittää.

Haapavesi 12.2.2013

slide38

Rakennusfysiikka on tärkeä näkökulma

Todellinen asiantuntijaohjaus tavoittaa vain pienen osan rakentamisesta. Valtaosa rakentajista ja suunnittelijoista saa tietonsa jotenkin muuten.

Kosteuteen ja veteen liittyvät ongelmat vaivaavat jo nyt rakentamista. Erilaisten virheiden seuraukset ovat pahemmat paremmin eristetyissä rakenteissa.

Kosteuskysymyksistä on saatu paljon uutta tietoa viimeisten 15 vuoden aikana. Oppi ei mene itsekseen käytäntöön.

Haapavesi 12.2.2013

slide39

Eristysmäärän kasvaessa erilaisten rakennusvirheiden ja virheellisten ratkaisujen seuraukset kosteusvauriotapauksissa ovat vakavammat

Rakennusaikainen kosteus tulee aiheuttamaan enemmän harmeja, koska monissa tapauksissa rakennuksen rakennusaikaista kosteudenhallintaa ei osata kovin hyvin nytkään.

Monissa rakennuksissa on hyvin suuri kosteusrasitus (uimahallit, kostutetut rakennukset, jne.)

Erilaisten ilmavuotojen seuraukset ovat vakavammat.

Uusien määräysten seurauksena tullaan kehittämään paljon uusia rakenneratkaisuja. Yksinkertaisten kosteusteknisten tarkastelujen laatiminen on monille ”asiantuntijoillekin” ylivoimaista. Siksi uusiin rakenneratkaisuihin tulee liittymään paljon riskejä.

Laskennan periaate: talvi, kesä, heti rakentamisen jälkeen ja lopputilanteessa. Kosteuslähteiden arviointi on usein vaikeaa.

Haapavesi 12.2.2013

slide40

Rakennetyyppi on hyvä lähtökohta, mutta sillä ei voida rakentaa kaikkia yksityiskohtia.

Detaljeja voidaan suunnitella vain rajattu määrä.

Tästä seuraa, että rakennuksen monien yksityiskohtien lopullinen toteutus ratkaistaan työmaalla.

Siksi on tärkeää pyrkiä lisäämään kaikkien rakentajien ymmärrystä rakennusfysiikkaan liittyvistä kysymyksistä. Opin tulee olla selkeää ja yksinkertaista.

Haapavesi 12.2.2013

ad