22.5. frame-hankkeen tulokset

22.5.2012

Tutk.joht. Juha Vinha

TTY, Rakennustekniikan laitos

Ilmastonmuutoksen ja lämmöneristyksen

lisäyksen vaikutukset vaipparakenteiden

kosteustekniseen toimintaan –

FRAME-hankkeen tulokset

Energiatehokkuudesta liiketoimintaa -seminaari, Tekes, Helsinki 22.5.2012


Selvittää ilmastonmuutoksen ja lämmöneristyksen lisäyksen vaikutuksia vaipparakenteiden rakennusfysikaaliseen toimintaan Suomen ilmastossa.

Määrittää rakenteiden toiminnan kannalta kriittisiä lämmöneristyspaksuuksia, jos niitä on löydettävissä.

Selvittää, millä rakenteellisilla tai muilla teknisillä ratkaisuilla vaipparakenteiden toimintaa voidaan parhaiten parantaa.

Selvittää ilmastonmuutoksen, lämmöneristyksen lisäyksen ja LVI-järjestelmien toiminnan vaikutuksia rakennuksen lämmitys- ja jäähdytystarpeeseen, sisäilman olosuhteisiin sekä LVI-järjestelmien käyttöön.

Laatia ohjeet rakennusprosessin toteutusta varten siten, että rakentamisessa saataisiin aikaan laatuhyppy rakennusaikaisessa kosteudenhallinnassa.

Laatia matalaenergia- ja passiivirakenteille suunnittelu- ja toteutusohjeet lämpö- ja kosteusteknisesti toimivista rakenne- ja liitosratkaisuista.

FRAME-PROJEKTIN TAVOITTEITA

Juha Vinha 2


FRAME-PROJEKTIN OSATEHTÄVÄT

1. Projektin organisointi

2. Kirjallisuusselvitys

3. Toimintakriteerien ja raja-arvojen valinta laskentatarkasteluja varten

4. Ulkoilman testivuosien määrittäminen laskentatarkasteluja varten

5. Sisäilman mitoitusolosuhteiden valinta laskentatarkasteluja varten

6. Laskentaohjelmien toiminnan verifiointi

7. Vaipparakenteiden tarkastelut

8. RakMK C4:n päivitystyö

9. Suunnittelu- ja toteutusohjeet matalaenergia-/ passiivirakenteille ja liitoksille

10. Rakennusprosessin aikainen kosteuden ja muiden fysikaalisten ilmiöiden

hallinta (TTY Rakennustuotanto ja -talous, Mittaviiva Oy)

11. Sisäilman olosuhteiden ja LVI-järjestelmien tarkastelu (Aalto-yliopisto)

12. Yhteistyö ulkomaisten yliopistojen kanssa (Chalmers, Lund, Dresden)

13. Kansainvälinen yhteistyö IEA Annex 55 -tutkimusprojektissa

14. Tutkimustulosten julkaiseminen ja raportointi

Juha Vinha 3


VAIPPARAKENTEIDEN KOSTEUSTEKNISEN

TOIMINNAN ANALYSOINTIMENETELMÄ

FRAME -hankkeessa

tehty kehitystyö

Juha Vinha 4

Kehitystyötä tehty

myös FRAME -

hankkeen yhteydessä

Ilmatieteen laitoksen

REFI -hankkeessa

tehty kehitystyö

(yhteistyöprojekti

FRAME:n kanssa)

Sisäilma Ulkoilma

Materiaalit

Laskentaohjelmat

Toimintakriteerit

Menetelmä


Ulkoilman olosuhteina käytetään rakenteiden kosteusteknisen toiminnan kannalta kriittisiä testivuosia, joiden valinnassa on otettu huomioon kaikki keskeiset ulkoilman olosuhdetekijät. Nykyilmaston testivuodet ovat todellisia toteutuneita vuosia.

Testivuodet on valittu nykyilmaston lisäksi myös vuosien 2050 ja 2100 ilmastoista. Tulevaisuuden testivuodet on määritetty A2 päästöskenaarion perusteella.

Menetelmä soveltuu erityyppisten vaipparakenteiden tarkasteluun. Ulkoilman testivuosi valitaan tarkasteltavan rakenteen mukaisesti.

Rakenteiden homehtumisriskin arvioinnissa käytetään VTT-TTY homeriskimallia, joka on kehittynein homeen kasvua kuvaava laskentamalli maailmassa. Mallin avulla voidaan arvioida konkreettinen homeen kasvun määrä halutussa tarkastelukohdassa.

Sisäilman lämpötila- ja kosteusolosuhteiden mitoitusarvot perustuvat suomalaisissa asuinrakennuksissa mitattuihin arvoihin.

Rakennusmateriaalien rakennusfysikaalisina ominaisuuksina käytetään valtaosin Suomessa käytettävien materiaalien arvoja.

ANALYSOINTIMENETELMÄN UUTUUSARVOT

Juha Vinha 5

Energiatehokkuudesta liiketoimintaa -seminaari, Tekes, Helsinki 22.5.2012 Juha Vinha 6

Homehtumis-

herkkyysluokka Rakennusmateriaalit

Hyvin herkkä

HHL 1 karkeasahattu ja mitallistettu puutavara (mänty ja kuusi), höylätty mänty

Herkkä

HHL 2

höylätty kuusi, paperipohjaiset tuotteet ja kalvot, puupohjaiset levyt,

kipsilevy

Kohtalaisen kestävä

HHL 3

mineraalivillat, muovipohjaiset materiaalit, kevytbetoni(1, kevytsorabetoni,

karbonatisoitunut vanha betoni, sementtipohjaiset tuotteet, tiilet

Kestävä

HHL 4

lasi ja metallit, alkalinen uusi betoni, tehokkaita homesuoja-aineita

sisältävät materiaalit

RAKENNUSMATERIAALIEN JAKAUTUMINEN ERI

HOMEHTUMISHERKKYYSLUOKKIIN

(VTT-TTY homeriskimalli)

Joidenkin yllä olevassa taulukossa esitettyjen materiaalien, kuten esim.

erilaisten muovipohjaisten materiaalien ja tiilien kuulumista esitettyyn

homehtumisherkkyysluokkaan ei ole varmistettu kokeiden avulla.

1) Kevytbetonissa homeen kasvunopeus vastaa homehtumisherkkyysluokkaa 2, mutta

maksimihomeindeksi jää homehtumisherkkyysluokan 3 tasolle.


ESIMERKKI TESTIVUOSIEN VALINTAAN

KÄYTETYSTÄ RAKENTEESTA

Tiiliverhottu rankaseinä

Tarkastelukohtiin vaikuttavat

ulkoilman olosuhteet

Lämpötila

Suhteellinen kosteus

Viistosade

Auringonsäteily

(Lämpösäteily taivaalle)

Rakennekerrokset sisältä

ulospäin:

Kipsilevy 13 mm

Höyrynsulkumuovi 0,2 mm

Lasivilla 250 mm

Tuulensuojakalvo

Tuuletusväli 30 mm

Tiiliverhous 85 mm

Tarkastelukohdat


ESIMERKKI RAKENTEEN HOMEHTUMISRISKISTÄ

VERRATTUNA ULKOILMAN OLOSUHTEISIIN

(Tiiliverhottu rankaseinä, korkea rakennus, etelä, HHL 2)

Pelkästään ulkoilman olosuhteita tarkastelemalla ei voida määrittää testivuotta, joka

synnyttäisi varmuudella kriittiset olosuhteet tarkasteltavassa rakenteessa.

Rakenne ja siinä käytetyt materiaalit vaikuttavat merkittävästi tarkastelukohtien

olosuhteisiin (materiaalien ominaisuudet, kuten esim. kosteudensitomiskyky,

vesihöyrynläpäisevyys ja kapillaarisuus).

Kaikki ulkoilman olosuhdetekijät ja niiden keskinäinen vaihtelu vaikuttavat

rakenteessa vallitseviin olosuhteisiin.


YHTEENVETO TESTIVUOSITARKASTELUISTA

Testirakenteilla tehtyjen laskentatarkastelujen perusteella kahden eri testivuoden avulla

voidaan tehdä suurin osa vaipparakenteiden kosteusteknisistä tarkasteluista.

Tarkasteltaessa rakenteita, joissa sade vaikuttaa niiden sisäosan kosteustekniseen

toimintaan, voidaan testivuodeksi valita nykyilmastossa Vantaa 2007.

Tarkasteltaessa rakenteita, joiden sisäosat on suojattu sateen vaikutukselta, voidaan

testivuodeksi valita nykyilmastossa Jokioinen 2004.

Tulevaisuuden ilmastoja kuvaavista säädatoista testivuosiksi valikoitui vastaavat vuodet, jotka

on määritetty nykyilmastossa: Vantaa 2067 (2007), Vantaa 2097 (2007), Jokioinen 2064

(2004) ja Jokioinen 2094 (2004).

Nämä testivuodet eivät välttämättä kata kaikkia tapauksia (esim. vähän tuulettuvat rakenteet).

Näiden rakenteiden tarkastelua varten on mahdollisesti määritettävä vielä oma testivuosi.

Testivuosien valinnassa ei ole otettu huomioon kaikkia ulkoilman olosuhteisiin vaikuttavia

tekijöitä ja osa tekijöistä on otettu huomioon vain osittain (esim. mikroilmasto ja rakennuksen

ulkopinnasta taivaalle lähtevä lämpösäteily).

Testivuosia käyttämällä ei yleensä saada aikaan kaikkein kriittisimpiä rakenteissa esiintyviä

lämpötila- ja kosteusolosuhteita. Joissakin tapauksissa ero kriittisimpänä vuonna syntyviin

olosuhteisiin voi olla merkittävä.


ULKOILMAN OLOSUHTEIDEN HOMEHTUMISRISKIN

MUUTOS ERI HOMEHTUMISHERKKYYSLUOKISSA

(VTT-TTY homeriskimalli)

Esimerkkeinä homeindeksin kehittyminen Jokioisten 2004 ja

Vantaan 2007 ulkoilman olosuhteissa:

0

1

2

3

4

5

6

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Ho

me

ind

eks

i (-)

Aika (h)

Homeindeksi eri homehtumisherkkyysluokissa Jokioinen 2004

Hyvin herkkä, HHL 1

Herkkä, HHL 2

Kohtalaisen kestävä, HHL 3

Kestävä, HHL 4

0

1

2

3

4

5

6

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000H

om

ein

de

ksi (

-)

Aika (h)

Homeindeksi eri homehtumisherkkyysluokissa Vantaa 2007

Hyvin herkkä, HHL 1

Herkkä, HHL 2

Kohtalaisen kestävä, HHL 3

Kestävä, HHL 4

Rakenteiden kosteusteknisissä tarkasteluissa rakenteessa ei sallita homeen kasvua

lämmöneristekerroksessa eikä kantavissa ja hankalammin vaihdettavissa rakenneosissa (M < 1).

Kun homeen kasvua ei sallita lainkaan, ei ole tarpeellista arvioida, mikä homeindeksin arvo on

terveydelle haitallinen . Tämä olisi hyvin vaikeaa, koska eri materiaaleissa esiintyvien homeiden

haitallisuudessa on suuria eroja.


ESIMERKKI HOMEHTUMISRISKISTÄ

TIILIVERHOTUSSA PUURANKASEINÄSSÄ

(Tuulensuojana mineraalivillalevy, U = 0,17 W/(m2K))

Rakenteen homehtumisriski on suurin runkotolpan ulkopinnassa.

Matalassa tiiliverhotussa rakenteessa (enintään 10 m korkea seinä) homeen

kasvu saadaan eliminoitua, kun käytetään hyvin lämpöä eristävää tuulensuojaa.

Rakenteen homehtumisherkkyys pienenee, jos runkotolppa vaihdetaan sahatusta

männystä (HHL 1) vähemmän homehtumisherkäksi puuksi, esim. höylätyksi

kuuseksi (HHL 2).

50 mm MV 2050

75 mm MV 2100

~30 mm MV 2010

Juha Vinha 11


ESIMERKKI HOMEHTUMISRISKISTÄ

TIILIVERHOTUSSA PUURANKASEINÄSSÄ

(Tuulensuojana mineraalivillalevy, U = 0,08 W/(m2K))

Olosuhteet muuttuvat rakenteessa kriittisemmäksi, kun rakenteen U-arvo pienenee.

Matalassa tiiliverhotussa passiivirakenteessa homehtuminen voidaan välttää

käyttämällä hyvin eristävää tuulensuojaa ja homehtumiselle kestävämpää

puumateriaalia.

Korkeassa rakennuksessa homeen kasvua ei voida estää näillä keinoilla rakenteen

lämmöneristystasosta riippumatta.

75 mm MV 2050

~100 mm MV 2100

50 mm MV 2010

Juha Vinha 12


TIILIVERHOTTU PUURANKASEINÄ

Yhteenveto tuloksista

Tiiliverhotussa puurankaseinässä homehtumisriski rakenteen ulko-osissa

on erityisen suuri, koska tiiliverhoukseen kerääntynyt kosteus siirtyy

sisäänpäin diffuusiolla.

→ tuulensuojan tulee olla hyvin lämpöä eristävä ja homehtumista kestävä

→ Vaihtoehtoisesti puurungon ulkopinnassa voidaan käyttää esim.

teräsprofiilista tehtyä ristikoolausta

→ Höylätyn kuusen käyttö runkomateriaalina vähentää myös

homehtumisriskiä.

Vuoden 2050 ilmastossa (rakenteen U-arvo 0,12 W/(m2K)) tuulensuojan

lämmönvastuksen tulee olla vähintään 1,6 m2K/W (esim. 50 mm

mineraalivillalevy) ja vuoden 2100 ilmastossa 2,7 m2K/W (esim. 100 mm

mineraalivillalevy).

Voimakasta homehtumisriskiä esiintyy myös höyrynsulun sisä- ja

ulkopuolella pystyrungon kohdalla, jos sisäpuolella käytetään

ristikoolausta ja tuulensuojan lämmönvastus ei ole riittävä.

Tiiliverhotun rakenteen päällystäminen vesitiiviillä pinnoitteella ei ole

suositeltavaa. Kaikkia rakoja ei kyetä tukkimaan, jolloin vesi valuu

tiiliverhouksen vuotokohtiin ja seurauksena voi olla puurungon lahovauriot

rakenteen alaosassa tai tiilen pakkasrapautuminen vuotokohdissa.

Juha Vinha 13

Korkeissa rakennuksissa

(yli 10 m) tiiliverhouksen

taakse tulee laittaa

kummaltakin puolelta

tuuletettu höyrynsulku-

kerros (esim. teräsohutlevy).


ERISTERAPATTU RANKASEINÄ

Yhteenveto tuloksista

Eristerapattujen puu- ja teräsrankaseinien kastuminen

saumakohtien kosteusvuotojen seurauksena sekä

kosteuden hidas kuivuminen aiheuttavat homeen kasvua

rakenteen ulko-osissa.

EPS-eristeen käyttö rapatussa rankaseinässä pahentaa

tilannetta entisestään, koska ulkopinnan vesihöyrynvastus

kasvaa ja näin ollen rakenteen kuivuminen heikkenee.

Paksurapattu rakenne ei toimi hyvin edes

ideaalitilanteessa, koska se kerää sadevettä samalla

tavoin kuin tiiliverhottu seinä.

→ Rapattu pintarakenne tulee erottaa sisemmästä

seinäosasta kuivumisen mahdollistavalla tuuletusraolla

esim. levyrappauksella.

Juha Vinha 14

Puurakenteen päälle tehdyissä eristerappaus-

rakenteissa on todettu erittäin paljon kosteusvaurioita

Ruotsissa ja Pohjois-Amerikassa.


SISÄPUOLELTA LISÄERISTETTY ULKOSEINÄ

Seinän kuivuminen hidastuu.

Eristeen ulkopinnassa herkästi kosteuden

tiivistymisriski ja homeen kasvulle otollisia olosuhteita

– varsinkin hirsiseinässä.

Sisäpuolinen lämmönvarauskyky menetetään.

Massiivirakenteen kosteuspitoisuus nousee ja

lämmönjohtavuus kasvaa jonkin verran.

?

Sisäpuolinen lisäeristys heikentää seinärakenteen

lämpö- ja kosteusteknistä toimintaa:

Massiivirakenne tai vanha puruseinärakenne on

suositeltavaa lisäeristää ulkopuolelta hyvin vesihöyryä

läpäisevällä lämmöneristeellä.

Massiivisten seinärakenteiden (hirsi-, kevytbetoni- ja täystiilirakenteet)

toteutus ilman lisäeristystä on jatkossa hyvin hankalaa.

Juha Vinha 15


16

Juha Vinha 16

RAKENTEEN SISÄPINNALTA VAADITTAVA

VESIHÖYRYNVASTUS SISÄPUOLISTA

LÄMMÖNERISTYSTÄ KÄYTETTÄESSÄ

Ilmastonmuutoksella ei ole suurta vaikutusta rakenteen sisäpinnalta vaadittavaan

vesihöyrynvastukseen.

Esimerkiksi 25 mm hirsipaneelia ja paperipohjaista ilmansulkukalvoa käytettäessä (Zp ≈ 10

x109 m2sPa/kg) turvallinen sisäpuolisen lämmöneristeen paksuus on 180 mm hirsiseinällä

enintään 50 mm (R ≈ 1,5 m2K/W).


SISÄPUOLELTA LISÄERISTETTY ULKOSEINÄ

Ilmavuodot sisältä eristeen taakse on estettävä!

Rakenteessa on oltava aina myös riittävä höyrynsulku eristeen

lämpimällä puolella.

Avohuokoisia lämmöneristeitä käytettäessä muovikalvon tai

muovitiivistyspaperin käyttö on paras ratkaisu.

Solumuovieristeitä käytettäessä eristeen oma vesihöyrynvastus

muodostaa riittävän höyrynsulun lämmöneristettä lisättäessä.

Kevytbetonirakenne on rapattava ulkopuolelta, jotta viistosade

ei pääsee kastelemaan seinää.

Hirsiseinässä on estettävä viistosateen tunkeutuminen

saumojen kautta eristetilaan (esim. paisuvat saumatiivisteet)

Rakenteen on päästävä kuivumaan riittävästi ennen sisäpuolisen

lämmöneristyksen ja höyrynsulun laittoa.

Kosteutta läpäisevän ilmansulun käyttö ei paranna avohuokoisella

lämmöneristeellä eristetyn rakenteen kuivumista sisäänpäin.

Sisäpuolelta lisäeristetyn ulkoseinän toiminnan edellytyksiä:

Juha Vinha 17


PUURAKENTEINEN TUULETETTU YLÄPOHJA

Lämmöneristyksen lisääminen alentaa tuuletustilan

lämpötilaa.

→ kosteuden tiivistyminen ja homeen kasvulle

otolliset olosuhteet yläpohjassa lisääntyvät

→ yläpohjien vikasietoisuus heikkenee

Kirkkaina öinä taivaalle lähtevä lämpösäteily

jäähdyttää vesikatteen ulkolämpötilaa kylmemmäksi.

→ kriittisimmät olosuhteet esiintyvät tuuletustilan

yläosassa

→ kostea lämpimämpi ulkoilma tiivistyy herkemmin

vesikatteen alle

Samat ongelmat esiintyvät myös katteen

suuntaisissa vinoissa yläpohjissa, mutta niissä

puurakenteiden homehtumista ei näe.

Juha Vinha 18

Kosteusvaurioita on havaittu paljon Etelä-Ruotsissa,

mutta myös Suomessa. Kuva: Lars-Erik Harderup & Jesper Arfvidsson, Lund, Ruotsi


19

Juha Vinha 19


Lämmöneristyksen lisäyksen vaikutus

Mineraalivilla, ohut aluskate, HHL 1,

tuuletustilan yläosa, varjoisa katto

Homehtumisriski nousee tuuletustilassa erittäin korkeaksi ilmastonmuutoksen ja

lämmöneristyksen lisäyksen vuoksi.

Vaikka yläpohjan lämmöneristystaso on jo nykyisin korkea, lämmöneristyksen

lisääminen tästä tasosta heikentää edelleen yläpohjan kosteusteknistä toimintaa.

Myös vanhoissa rakennuksissa homehtumisriski lisääntyy oleellisesti

ilmastonmuutoksen seurauksena.

Puukuitueriste, ohut aluskate, HHL 1,

tuuletustilan yläosa, varjoisa katto


20

Juha Vinha 20


Aluskatteen lämmönvastuksen vaikutus

Puukuitueriste, tuuletustilan yläosa,

varjoisa katto, HHL 1

Aluskatteen lämmönvastusta lisäämällä voidaan pienentää homehtumisriskiä tehokkaasti

tuuletustilan yläosassa.

Aluskatteen lämmönvastuksen arvo voi olla jonkin verran pienempi, kun yläpohjan

lämmöneristeenä käytetään puukuitueristettä.

Mineraalivilla, tuuletustilan yläosa,

varjoisa katto, HHL 1



Uusissa rakennuksissa tuuletustilan

toimintaa kannattaa parantaa ensisijaisesti

lämpöä eristävällä aluskatteella.

Vuoden 2050 ilmastossa riittävä

aluskatteen lämmönvastus on 0,5 m2K/W

(esim. 20 mm XPS-eristettä).

Vuoden 2100 ilmastossa vastaava arvo on

1,0 m2K/W (esim. 40 mm XPS-eristettä).

Yläpohjan tuuletus kannattaa olla

kohtuullisen pieni.

Yläpohjan ilmatiiviys on erittäin tärkeä.

Vanhoissa rakennuksissa yläpohja on

pyrittävä saamaan ilmatiiviiksi aina, kun

lämmöneristystä lisätään.

Juha Vinha 21


Kuva: Carl-Eric Hagentoft, Chalmers, Ruotsi

Kuva: Hedtec Oy, Olosuhdevahti

?

Teknisiä laitteita ei tarvitse käyttää, jos

aluskatteen lämmöneristystä parannetaan

riittävästi.

Vanhojen rakennusten yläpohjia

lisäeristettäessä voidaan yläpohjan toimintaa

parantaa vaihtoehtoisesti lämmityksen avulla.

Säädettävä koneellisen ilmanvaihto ei ole

suositeltava, koska ilmanvaihdon synnyttämät

yli- ja alipaineet ovat haitallisia, jos yläpohja ei

ole ilmatiivis.


Juha Vinha 22


Maasta haihtuva kosteus pyrkii nostamaan

ryömintätilan suhteellista kosteutta

Maa jäähdyttää ryömintätilaa keväällä ja

kesällä

Lattiarakenteen lämmöneristyksen

lisääminen alentaa lämpötilaa entisestään

→ ulkoa tuleva lämmin ja kostea ilma

tiivistyy herkemmin ryömintätilan pintoihin

→ homeen kasvulle ja ajoittain myös

laholle otolliset olosuhteet

→ alapohjan vikasietoisuus heikkenee

Ryömintätilainen alapohja on toiminnaltaan vielä haastavampi kuin tuuletettu

yläpohja, koska talvella homeet pyrkivät sisällä olevan alipaineen vuoksi

sisätiloihin ilmavuotokohdista!

RYÖMINTÄTILAINEN ALAPOHJA

Juha Vinha 23


Lämmöneristyksen lisääminen maan pintaan vähentää homehtumisriskiä ryömintätilan yläosassa

merkittävästi. 50 mm EPS-eristyksellä saadaan suhteellisesti ottaen suurin hyöty.

Maan pinnan lämmöneristyksellä ei voida kuitenkaan poistaa homehduttavia olosuhteita

ryömintätilasta kokonaan!

Tästä syystä on suositeltavaa, että ryömintätilassa käytettäisiin hyvin kosteutta kestäviä

materiaaleja.


Maapohjan lämmöneristyksen vaikutus

Juha Vinha 24

Puurakenteinen alapohja, U-arvo 0,14 W/(m2K), IV-kerroin 1 vaihto/h, v. 2050 ilmasto

HHL 1 HHL 2 HHL 3



Juha Vinha 25

Ryömintätilan pohja tulee lämpöeristää varsinkin

puurakenteista alapohjaa käytettäessä.

→ lämmöneristys vähentää maan viilentävää

vaikutusta ryömintätilassa

→ lämmöneristys alentaa maapohjan lämpötilaa,

jolloin diffuusiolla maasta haihtuvan kosteuden

määrä vähenee

Vuoden 2050 ilmastossa maan pinnan

lämmönvastus tulee olla vähintään 1,3 m2K/W

(esim. 50 mm EPS tai 150 mm kevytsoraa).

Puuvasojen alapuolelle tarvitaan hyvin lämpöä

eristävä tuulensuoja. Tuulensuojan tulisi olla hyvin

kosteutta kestävä.

Alapohjarakenteen ilmatiiviys on erittäin tärkeä.

Ryömintätilaa tulee tuulettaa kesällä.

Koneellinen kuivatus tai lämmitys ei ole välttämätön,

jos alapohja tehdään muuten rakenteellisesti oikein.

Alapohjan toimivuuden edellytyksenä on

lisäksi monet aiemmin korostetut asiat:

Eloperäinen materiaali tulee poistaa

ryömintätilasta.

Maapohja ei saa olla monttu.

Salaojasorakerros perusmaan päälle ja

perusmaan pinnan kallistus salaojiin.


RAKENTEIDEN SISÄINEN KONVEKTIO

Eurooppalaiset lämmönjohtavuuden suunnitteluarvot (lU) eivät sisällä

sisäisen konvektion vaikutusta!

Sisäistä konvektiota tapahtuu avo-

huokoisilla lämmöneristeillä eristetyissä rakenteissa lämpötilaerojen seurauksena.

Lämmöneristyspaksuuden kasvaessa sisäinen konvektio lisääntyy ja voi heikentää lämmöneristävyyttä jopa useita kymmeniä prosentteja.

Sisäinen konvektio on haitallinen myös rakenteen kosteusteknisen toiminnan kannalta, koska se lisää kosteusrasitusta seinärakenteiden yläosissa.

Irtoeristeissä konvektioreittejä syntyy helposti myös siksi, että eristys ei ole tasalaatuinen ja eristetilassa on rakenteiden aiheuttamia kylmäsiltoja.

Juha Vinha 26


YLÄPOHJIEN SISÄINEN KONVEKTIO

Juha Vinha 27

Yläpohjarakenteissa sisäinen konvektio voi

heikentää paksujen (600 mm) puhalluseristeiden

lämmöneristyskykyä jopa 40 %.

Lämmöneristepaksuutta lisättäessä konvektion

suhteellinen osuus lisääntyy.

Hyvin vesihöyryä läpäisevän tuulensuojan käyttö

lämmöneristeen yläpinnassa ei vähennä sisäistä

konvektiota puhalletussa lasivillaeristeessä.

Puhalletussa puukuitueristeessä konvektio

vähenee jonkin verran.

100 mm levyeristeen käyttö puhalletun

lasivillaeristeen alapuolella vähentää sisäistä

konvektiota jonkin verran.

Sisäisen konvektion vaikutusta voidaan

vähentää oleellisesti korvaamalla puhalluseriste

levyeristeellä.

Nykyiset U-arvon laskentaohjeet eivät ota

sisäisen konvektion vaikutusta huomioon

riittävästi yläpohjarakenteissa.

TTY:n yläpohjarakenteiden tutkimuslaitteisto:


ULKOSEINIEN SISÄINEN KONVEKTIO

Juha Vinha 28

Ulkoseinärakenteissa sisäinen konvektio

ei ole merkittävää , jos

lämmöneristekerroksen paksuus on

enintään 200 mm.

300 mm paksulla yhtenäisellä eristeellä

konvektio heikentää lämmöneristystä

keskimäärin n. 10 %.

Lämmöneristyskerrokseen laitettava

pystysuuntainen konvektiokatko vähentää

konvektiota, mutta ei välttämättä poista

konvektion vaikutusta kokonaan.

Nykyiset U-arvon laskentaohjeet ottavat

sisäisen konvektion vaikutuksen

kohtuullisesti huomioon

ulkoseinärakenteissa.

TTY:n rakennusfysikaalinen tutkimuslaitteisto:


IKKUNAT

Kosteuden kondensoituminen lisääntyy

ikkunan ulkopintaan, koska ulkopinta jäähtyy

(lämpösäteily taivalle kirkkaina öinä).

Ikkunoiden rikkoutumisriskin on todettu

lisääntyvän auringon lämmittävän

vaikutuksen lisätessä ulkolasiin kohdistuvaa

paineen vaihtelua.

Lämmöneristyksen parantamisen

vaikutukset ikkunan lasiosan toimintaan

Ikkunan lasiosan U-arvoa ei tule enää parantaa (nykyisin tasolla n. 0,6

W/(m2K)) ellei ulkopinnan emissiviteettiä alenneta.

Ikkunan U-arvoa voidaan parantaa myös karmin U-arvoa parantamalla.

Juha Vinha 29


IKKUNOIDEN KONDENSOITUMISRISKIN LISÄÄNTYMINEN

Tarkastelujaksot: testivuosi Jokioinen 2004 ja kriittisin vuosi Jokioinen 1991

30

Juha Vinha 30

Jokioisten 2004 ilmastossa kondenssituntien määrä on n. 500 h.

Kaikkein kriittisimmissä olosuhteissa kondenssitunteja voi olla lähes

kaksinkertainen määrä.

Varjostukset vähentävät kondensoitumista ja ikkunan ulkopinnan

matalaemissiviteettipinta (selektiivipinta) poistaa sen kokonaan.

Ko

nd

en

ssit

un

tien

lu

ku

määrä


Solumuovieristeitä käytettäessä sisäkuoren kuivumisaika pinnoituskosteuteen (tiiviitä

pinnoitteita käytettäessä) voi pidentyä 2 – 4 kk verrattuna mineraalivillaeristeeseen.

Solumuovieristeen paksuuden kasvattaminen lisää myös kuivumisaikaa merkittävästi.

Polyuretaanieristettä käytettäessä kuivumisaika on pisin. Alumiinipinnoite lisää

kuivumisaikaa, koska pinnoite estää kosteuden kuivumisen ulospäin kokonaan.

RAKENNUSAIKAISEN KOSTEUDEN

KUIVUMINEN BETONIELEMENTIN

SISÄKUORESTA

Mineraalivilla, U = 0,16 W/(m2K)

PUR, U = 0,11 W/(m2K)

Kuva: Petteri Ormiskangas

Juha Vinha 31

Kosteuspitoisuuden

lukuarvot vastaavat

betonilla karkealla

tarkkuudella myös

huokosilman RH:ta.

1 vuosi


YHTEENVETO TUTKIMUSTULOKSISTA

(rakenteiden kosteustekninen toiminta)

Kosteusvaurioiden riski lisääntyy monissa tavanomaisissa vaipparakenteissa

ilmastonmuutoksen ja lämmöneristyksen lisäyksen vaikutuksesta. Toisaalta on

myös monia rakenteita, joissa nämä tekijät eivät vaikuta merkittävästi

rakenteiden toimintaan.

Rakenteissa tapahtuvien olosuhteiden muuttumisen lisäksi rakenteiden

kosteusriskit lisääntyvät myös rakenneratkaisujen, rakenteiden dimensioiden

ja toteutustapojen muutosten seurauksena.

Vaipparakenteiden kosteusteknisen toiminnan osalta ei ole löydettävissä kriittisiä

U-arvotasoja, joiden jälkeen rakenteiden toiminta heikkenee erityisen paljon.

Tavanomaiset vaipparakenteet saadaan toimiviksi pelkillä rakenteellisilla

muutoksilla seuraavan 100 vuoden aikana tapahtuvan ilmastonmuutoksen ja

lämmöneristyksen lisäyksen aiheuttamia kosteusrasituksia vastaan. Teknisten

laitteiden käyttö (esim. kuivain tai lämmitin) ei ole välttämätöntä

uudisrakentamisessa.

Nykyinen vaatimustaso on riittävä betonin ja laastien säilyvyysominaisuuksien

(pakkasenkestävyys ja korroosiosuojaus) saavuttamiseksi myös seuraavan 100

vuoden aikana vallitsevassa ilmastossa.


Vaatii lisää kuivumisaikaa Vaatii rakenteellisia muutoksia Käytöstä tulisi luopua

- solumuovieristeiset betonisandwich-

rakenteet

- puurakenteinen yläpohja

(lämpöä eristävä aluskate)

- tuulettumaton eristerappaus

rankarakenteen tai hirsiseinän päällä

- ulkopuolelta solumuovieristeillä

eristettävät kivirakenteet

- tiiliverhottu rankaseinä

(lämpöä eristävä tuulensuoja,

erillinen höyrynsulkukerros tuuletus-

rakoon yli 10 m korkeissa seinissä)

Korvaavana rakenteena voidaan

käyttää esim. tuuletetun

levyverhouksen päälle tehtyä

rappausta tai muuta ratkaisua, jossa

rakenne tuuletetaan.

- sisäpuolelta lisäeristettävät

massiivirakenteet

Kivirakenteen riittävä kuivuminen on

varmistettava, jos rakenne pinnoitetaan

sisäpuolelta vesihöyrytiiviillä

pinnoitteella tai materiaalilla tai

peitetään kaapistoilla tai muilla

kuivumista rajoittavilla rakenteilla.

Sisäpuolelta lämpöeristettyjen

massiivirakenteiden riittävä kuivuminen

on varmistettava ennen sisäpuolen

lämmöneristyksen ja höyrynsulun

laittamista.

- sisäpuolelta lisäeristetty hirsiseinä

(ilmanpitävä ja riittävä höyrynsulku)

- ryömintätilainen alapohja

(maanpinnan lämmöneristys,

lämpöä eristävä ja kosteutta kestävä

tuulensuoja puurak. alapohjassa)

- maanvastainen alapohja

(routaeristyksen lisäys)

- ikkunat

(ulkolasin ulkopintaan matala-

emissivitettipinta)

ILMASTONMUUTOKSEN JA LÄMMÖNERISTYKSEN

LISÄYKSEN VAIKUTUKSIA TAVANOMAISISSA

VAIPPARAKENTEISSA

Taulukossa esitetyt asiat ovat voimassa myös vanhoja rakenteita korjattaessa

ja lisäeristettäessä.


RAKENNUSPROSESSIN KOSTEUDENHALLINTA

Rakennusprosessin kosteudenhallintaosion tuloksena on tuotettu mm. seuraavat julkaisut:

Kosteuden hallinnan opetusdiasarja

Kosteudenhallintaposteri

Työmaan ilmanvaihdon ja lämmityksen suunnitteluohje

O-P. Toivari: Kosteudenhallinnan ja sääsuojauksen taloudellinen tarkastelu, diplomityö

A-P. Lassila: Rakentamisen aikainen rakenteiden tehokas kuivattaminen, kandidaatintyö

J. Hämäläinen: Energian käyttö Ruotsin rakennustyömailla, kandidaatintyö

T. Pippuri: Vaipan läpi johtuva energia rakennusaikana, erikoistyö

Tiivis holvi ja sandwich-elementin suojaus –ohje

Työmaan kuivanapitosuunnitelma

Rakennusprosessin kosteudenhallintaosion julkaisut löytyvät omalta kotisivulta osoitteesta:

www.tut.fi/site/


LISÄTIETOA FRAME -PROJEKTISTA

FRAME -projektilla on Rakennusteollisuuden nettisivustolla omat kotisivut, joille tallennetaan projektissa julkaistut tutkimustulokset:

www.rakennusteollisuus.fi/frame/

Projektin yhteydessä järjestetään 5 yleisöseminaaria, joissa esitellään yksityiskohtaisemmin projektin tuloksia. Viimeinen yleisöseminaari järjestetään TTY:llä loka–marraskuussa.

Projektin tuloksia on hyödynnetty jo useissa valmisteilla olevissa rakentamisen ohjeissa: RakMK C4, RIL 107 ja RIL 225

Tuloksia tullaan julkaisemaan laajasti myös kansainvälisissä konferensseissa ja tieteellisissä julkaisuissa.

Projektin tuloksista laaditaan kaksi loppuraporttia, jotka ovat saatavilla projektin päätyttyä.

Projektin rahoittajina ovat: Tekes, YM, RT ja rakennusalan yritykset.

Juha Vinha 35

22.5. frame-hankkeen tulokset

Business