57
Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen betoniyhdistys, Espoo Rakennusfysiikan perusteita 8.2.2018 Matti Pentti Tampereen teknillinen yliopisto

Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

  • Upload
    others

  • View
    11

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikkaSuomen betoniyhdistys, Espoo

Rakennusfysiikan perusteita

8.2.2018

Matti Pentti

Tampereen teknillinen yliopisto

Page 2: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Rakennusfysikaalinen suunnittelu

Lähtökohtia:

• Lainsäädäntö• Omistajan tavoitteet• Rakennuspaikan olosuhteet• Rakennuksen yleissuunnitelma• Rakennuksen talotekniikka• Käytön aiheuttamat rasitusolot• Tuotantotekniset näkökohdat

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 3: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Rakenteiden rakennusfysikaalinen suunnittelu

• Rakenteet on suunniteltava siten, että rakennus täyttää vähintään lainsäädännön edellyttämät olennaiset tekniset vaatimukset.

• Rakennusfysikaalisella suunnittelulla on suuri vaikutus rakennuksen energiatehokkuuteen ja ympäristövaikutuksiin, sisäilman laatuun ja hallittavuuteen, rakennuksen terveellisyyteen, viihtyvyyteen ja käyttökelpoisuuteen sekä sen käyttöikään ja elinkaaritalouteen.

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 4: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Rakenteiden perusratkaisut ja liitokset

• Rakenneratkaisua valittaessa ja suunniteltaessa tulee pyrkiä selkeään perusratkaisuun, jonka toimivuutta on helppo arvioida. Esim. suunnitelmassa tulee pyrkiä minimoimaan eri kosteuslähteiden synnyttämiä rasituksia sekä kosteuden pääsyä ja kertymistä rakenteeseen. Kosteuden tulisi myös voida poistua helposti rakenteesta.

• Ratkaisu ei saa olla herkkä työ- ja ylläpitovirheille ja sen tulee olla helposti rakennettavissa ja korjattavissa. Rakenteen tulee kestää myös tavanomaisesta poikkeavia rasituksia, esimerkiksi rakennusvaiheen kosteusrasitusta tai vuotovesiä.

• Rakenteiden perusratkaisut eli rakennetyypit pohjautuvat usein yleisesti käytettyihin tyyppeihin, joiden rakennusfysikaalinen toimivuus perustuu kokemusperäiseen tietoon. Perustyyppejä joudutaan usein muuntelemaan kohteen erityistarpeiden mukaan. Liitokset ja yksityiskohdat joudutaan useimmiten myös räätälöimään.

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 5: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Rakenteiden kosteusteknisessä suunnittelussa:

• otetaan huomion rakennetta rasittavat eri kosteuslähteet ja kosteuden erilaiset siirtymismuodot

• otetaan huomioon muut kosteuden siirtymiseen ja sitoutumiseen vaikuttavat olosuhdetekijät

• tarkastellaan toimivuutta erilaisissa olosuhteissa: rakentamisvaiheessa ja sen jälkeen, tavanomaisissa käyttöoloissa eri vuodenaikoina sekä mahdollisten poikkeuksellisten rasitusten tai olojen vaikuttaessa

• pyritään luomaan sellainen rakenneratkaisu, joka

– estää mahdollisimman hyvin kosteuden pääsyä rakenteeseen tai sisätiloihin

– sallii rakenteessa olevan ylimääräisen kosteuden poistua riittävän nopeasti

– kestää rakenteen eri kohdissa mahdollisten kosteus- ja lämpötilaolojen vaikutuksen vähintään suunnitellun käyttöiän ajan, ottaen huomioon materiaalien erilaiset turmeltumisilmiöt

– on toimiva myös liitos- ja erikoiskohdissa

• varmistetaan riittävän perusteellisin tarkasteluin, että rakenneratkaisu on toimiva; tarkastelut voivat perustua kokemusperäiseen tietoon, yleisesti hyväksyttyyn ohjeistukseen, laskennallisiin tarkasteluihin tai kokeelliseen testaukseen

• laskennallisissa ja kokeellisissa tarkasteluissa otetaan huomioon rakenteen toimivuudelle asetettavat varmuustavoitteet mm. rasitusten intensiteettejä ja aikoja sekä materiaalien ominaisuuksia valittaessa

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 6: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Kosteustekniset tarkastelut, mitä tarkastellaan ja miten?

• Tarkastelujen ja laskelmien tarve riippuu mm:

• Onko rakenneratkaisu tavanomainen vai uusi?

• Ovatko olosuhteet tavanomaiset vai ankarat/poikkeukselliset?

• Asetetaanko rakenteen toimivuudelle tai kestävyydelle erityisvaatimuksia?

• Suunnittelijan pätevyysvaatimukset kohteen vaativuuden mukaan• Tarvittaessa käytetään erityisasiantuntijaa

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 7: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Kosteusteknisen suunnittelun ohjeisto

Rak MK C2 ohje; YM asetus 782/2017, voimassa 1.1.2018 alkaen

• Määräykset toiminnallisia sisältäen rakenteellisia ohjeita

• Yksityiskohtaisemmat vaatimukset löytyvät ei-velvoittavista ohjeista (esim. RIL 107)

• Toimivuuden perustuttava luotettavaan selvitykseen

• Laskennallinen, kokeellinen, kokemusperäinen tieto

Mallintaminen ja laskennallinen mitoitus kehittymätöntä käytännön suunnittelun tarpeisiin

Suunnittelijalle jää harkintavalta

rasitusoloista

materiaaliominaisuuksista

haitallisuuden rajoista

sovellettavista laskentamalleista

tarvittavasta varmuustasosta

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 8: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

RakenneratkaisuLähtötiedot

Kosteusteknisen tarkastelun perusteellisuustasot

Kosteusrasitukset

Tyyppirakenne-ratkaisut

Laadullinen arviointi- ohjeet, normit- taulukot, diagrammit

Mitoitus laskelmin- yksityiskohtaiset laskelmat- tarkat kenttämittaukset

Hyväksyttävä kosteustila?W < W kriittinen

Kyllä

Rakenneratkaisuhyväksytään

Ei

valintatilanne

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 9: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Kosteusongelmakokemukset

• Maanvastaiset rakenteet

• Märkätilat

• Ilmanpitävyys

• Vesikatot ja yläpohjat

• Ulkoseinät

Vanhassa rakennus-kannassa riskialttiita

rakenneratkaisuja

Nykyisin käytetyt ratkaisutkaan eivät ole

riskittömiä

Ihmisten herkkyys kosteusvaurioperäisille

terveyshaitoille kasvanut

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 10: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Rasitusten hallinta korjauksessa• Väärin toteutetut korjaukset voivat lisätä rasitusta

Vakavia vaurioita

• Sopivilla suojaus- ja olosuhteiden muutoskeinoilla voidaan

turmeltuminen pysäyttää

= Korjausmenetelmä

Vaurioiden korjauksissa rasitustason alentaminen on usein

oleellisen tärkeää

Esim. lahovauriot

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 11: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Rasitustason alentaminen korjausmenetelmänä

• Monet turmeltumisilmiöt etenevät rasitustason funktiona

• Rasitustason alentaminen voi lähes pysäyttää turmeltumisen

Käyttöiän jatkaminen

Esim. Raudoitteen korroosionopeus karbonatisoituneessa betonissa

Korroosio-nopeus Myös:

-pakkasrapautuminen- puun laho

• Tehokkaita silloin, kun turmeltumisnopeus on jyrkästi olosuhteista riippuva

(tai jopa "kynnysarvo"), jolloin suhteellisen pienillä toimenpiteillä saadaan

suuri muutos turmeltumisnopeudessa

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 12: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Lämpö

• Lämpö on aineen molekyylien liike-energiaa, joka kasvaa lämpötilan noustessa.

• Kaasuissa molekyylit liikkuvat ja törmäävät toisiin molekyyleihin. Lämpötilan kohotessa molekyylien nopeudet kasvavat.

• Nesteissä molekyylien liike on rajoitetumpaa kuin kaasuissa, mutta myös lämpötilasta riippuvaa.

• Kiinteissä aineissa lämpö on atomien ja molekyylien värähtelyä, joka siirtyyaaltoliikkeenä ja johteissa lisäksi vapaiden elektronien liikkeenä.

• Lämpö siirtyy aina korkeammasta lämpötilasta alempaan, lämpövirran suunta on kohtisuoraan isotermejä vastaan.

• Faasimuutoslämmöt : tarvitaan energiaa vapauttamaan molekyylien väliset sidosvoimat.

Sulamislämpö Höyrystymislämpö

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 13: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Lämmön siirtymismuodot

Energian yksikkö 1J = 1 Ws

Lämpövirran (teho) yksikkö 1W = 1J/s

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 14: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Lämmön siirtymismuodot 1

Johtuminen

• Energiaa siirtyy suuremman energiasisällön omaavilta hiukkasilta pienemmän energiasisällön hiukkasille sisäisten voimien ja törmäysten välityksellä.

• Aineen siirtymistä ei tapahdu.

• Lämpövirran tiheys qx (W/m2) suuntaan x (1-dim. tapaus)

)lakiFourierin(dx

dTqx

• Stationääritilassa (lämpötilat eivät muutu, lineaarinen lämpötilakäyrä)

mK/W,avuuslämmönjohtAineen

m/K,XsuuntaanenttiLämpögradidx

dT

d

TT

d

TTq 2112

x

d

Tqx

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 15: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Lämmön siirtymismuodot 2

dR

R

T

d

Tq• Rakennekerroksen lämmönvastus R (Km2/W)

• Lämpövirran suunnassa kerroksellinen rakenne

R

TTq

avastuksetintpddd

RRRRRR

21

3

3

2

2

1

1

sesi321

• Konduktanssi G (W/K) )W(TGAR

TAqLämpövirta

• Lämmönläpäisykerroin U (W/m2K) (aikaisemmin k-arvo)

Lämpövirran tiheys q = U TU = 1/R

Lämpöenergia Q = q A t = U T A t (Ws)

• Kerroksellisen rakenteen

sesin

n

2

2

1

1sesin21 RRd

...dd

1

RRR...RR

1U

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 16: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Lämmöneristyspaksuuden likimääräinenvaikutus U-arvoon

Aineen lämmönjohtavuus (W/mK)

i

ii

dRuslämmönvastroksenkerAine

sesii RRR

1U

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 17: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Seinän sisäpintalämpötilan riippuvuus U-arvosta

Kun huonosti eristävä rakenne, niin pintavastusten osuus koko lämmönvastuksesta on suuri.

Pintalämpötila alhainen sisäilmaan verrattuna.

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 18: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Rakenteen lämpötilajakauma

stationääritilassa 1• Oletus : lämpötilat eivät muutu

ajan kuluessa, lämpövirta kohtisuoraan rakenteen läpi.

• Kerroksellinen seinä : sama lämpövirran tiheys kaikissa rakenteen kerroksissa.

Rakenteen pinnoilla :

q = S (Ti - T1) = (TS - T1)1

RSi

q = u (T4 - Te) = (T4 - Tu)1

Rse

Lämpötilan muutos on verrannollinen kerroksen tai pinnan lämmönvastukseen.TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 19: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Rakenteen lämpötilajakauma stationääritilassa 2

Lämpötilat eri rajapinnoissa saadaan lämmönvastusten avulla :

TX = Lämpötila rajapinnassa X

R = Koko rakenteen ja pintojen lämmönvastusten summa

= Lämmönvastusten summa sisäpinnasta rajapintaan XX

j = iRj

TX = Ti – ( Ti – Te), jossa Rj

R

X

j = i

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 20: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Rakenteen lämpötilajakauma,esimerkki

Ti = 22 oC

T2

130 150 130

T1

T4

T3

Te = -20oC

TIILIMUURI, n = 0,7 W/mKMINERAALIVILLA, n = 0,041 W/mK

SISÄPINNAN VASTUS Rsi = 0,13 m2K/WULKOPINNAN VASTUS Rse = 0,04 m2K/W

0,13

0,7

0,15

0,041

0,13

0,7 R = 0,13 + + + + 0,04 = 4,2 m2K/W

U = 0,24 W/m2K

T4 = 22oC - 42oC = -19,6 oC

T3 = 22oC - 42oC = -17,7 oC

0,13

4,2

0,13 +

4,2

0,130,7

0,13 + +

4,2

0,13

0,7

0,15

0,041

0,13 + + +

4,2

0,130,7

0,15

0,041

0,13

0,7

0,04

4,2

LÄMPÖTILAT

T1 = 22oC - 42oC = 20,7 oC

T2 = 22oC - 42oC = 18,8 oC

TAI : T4 = -20oC + 42oC = -19,6 oC

q = = U T = 0,24 W/m2K 42 K = 10,1 W/m2T

R

LÄMPÖVIRRAN TIHEYS

LÄMPÖHÄVIÖ HUONETILAN 20 m2 ULKOSEINÄN LÄVITSE = 10,1 W/m2 20 m2 = 202 W

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 21: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Esimerkki alapohjan U-arvosta Reuna-alue

12

3

4

56

Km/W27,0U

W/Km7,3R

6

8,0RPerusmaa5

W/Km2,0RSora4

44,2

mK

W041,0

m10,0REPS3

047,0

mK

W7,1

m08,0RtaBetonilaat2

W/Km05,0RpäällinenLattian1

W/Km17,0R

2

2

5

24

3

2

21

2s

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 22: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

LämmöneristeitäMineraalivillat Kivivilla

Lasivilla

Solupolystyreeni EPS (muottiin valettu) XPS (suulakepuristettu)

PolyuretaaniSelluvillaPuukuitueriste KevytsoraKevytbetoni

Elementtieristeet

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 23: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 24: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

LämmöneristeitäVanhoja eristeitä: Tiili

Puu

Sammal

Sahanpuru ja kutterinlastu

Korkki

Lastuvillalevy

Olkilevyt

Turvelevyt ja turve

Masuunikuona ja koksikuona

Puukuitulevyt

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 25: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Toimivan lämmöneristyksen edellytyksiä

Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojausEi läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku

• Ei ilmaonteloita eristyskerroksessa

• Eriste asennettu tiiviisti sisäpuoliseen

ilmatiiviiseen kerrokseen

• Hyvä yhtenäinen tuulensuojaus

ulkopuolelle

• Liitosten, saumojen ja läpivientien

tiivistys

• Painumien, liikkeiden ym. huomiointi

Kylmäsiltojen välttäminen, eristyksen yhtenäisyys

Eristeiden kosteuden hallinta

• Kosteuden pääsyn minimointi

• Kuivumisen varmistaminen

• Materiaalin valinta kosteusrasituksen

mukaan

Huolellinen työ

• Eristeiden varastointi ja käsittely

• Huolellinen asennus, mahdollisimman

vähän saumoja, päällekkäiset saumat

eri kohdille, ei rakoja eristekerrokseen

• Tarkastus ja korjaus ennen peittävien

rakennekerrosten asennusta

Eristemateriaali ja asennustapa valitaanrakenteen ja olosuhteiden mukaan

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 26: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Energiatehokkuus ikäryhmittäin nykyisissä rakennuksissa

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 27: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Mikä tekee talosta ekotalon?

Energian ominaiskulutus lattiapinta-alaa kohti 2000 -luvun alussa tehdyissä puurunkoisissa pientaloissa

Keskimääräiset Ilmanvaihtomäärät koneellisilla IV- järjestelmillä lähes samat. Tuloksissa ei ole otettu huomioon takassa poltettua puuta.

Asumistottumuksilla on ratkaiseva merkitys rakennusten energiankulutuksessa!

Energiatehokkuusluokka A(normeerattuna Jyväskylän säätietoihin)

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 28: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

1) Rakennuksen energiankulutus vähenee ilmanvaihdon tapahtuessa LTO:n kautta

2) Kosteuden virtaus vaipparakenteisiin vähenee

3) Vaipparakenteiden sisäpinnat eivät jäähdy ulkoa tulevien ilmavirtausten seurauksena

4) Erilaisten haitallisten aineiden ja mikrobien virtaus sisäilmaan vähenee

5) Rakennuksen käyttäjien kokema vedon tunne vähenee

6) Ilmanvaihdon säätäminen ja tavoiteltujen painesuhteiden säätäminen helpottuu, mutta toisaalta säätöjen tekeminen on vielä aiempaakin tärkeämpää

Vaipan on oltava ilmatiivis

Vaipan ilmanpitävyyden parantamisella on lähes pelkästään positiivisia vaikutuksia

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 29: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Kosteuslähteitä

9 Pintavesi, makeavesi, merivesi

10 Roiskevesi

11 Jätevedet

12 Prosessivedet

Vesi

Vesihöyry

Lumi

Jää

1 Sade, viistosade, tuulen kuljettama sadevesi ja lumi

2 Sisäilman kosteus

3 Ulkoilman kosteus

4 Tiivistyvä kosteus

5 Maaperän kosteus, pohjavesi, vajovesi, kapillaarivesi

6 Rakennuskosteus

7 Käyttövesi

8 Vuotovesi

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 30: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Ulkoilman kosteus

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 31: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Sisäilman kosteus

• Keskimääräinen ulkoilman pitoisuus

tilastoista

• Ilmanvaihdon vaikutus on erittäin

suuri

• Ilman kostutus ja vettä haihduttavat

toiminnat tai prosessit on aina

otettava huomioon

Yleisesti sisäilman kosteuspitoisuus

ni = nu + , jossa

nu = ulkoilman kosteuspitoisuus, kg/m3

n = ilmanvaihtuvuus, 1/s

V = huonetilavuus, m3

G = kosteudentuotto kg/s

G

n V

Kosteuden tuotto sisäilmaan

Ihminen aktivi-

teetistä riippuen40 - 300 g/h

Kylpy 700 g/h

Suihku 2600 g/h

Ruoanlaitto 600 - 1500 g/h

Pyykin

kuivauslingottu 10 - 50 g/h /kg

Kuivaa

pyykkiä

- " - tippuva 20 - 100 g/h/kg - " -

Huonekasvit 10 g/h

Haihtuminen avoi-

mesta vesipinnasta~ 40 g/m2h

Riippuen

olosuhteista

Yleensä oletetaan vakio kosteuslisä

ulkoilman kosteuspitoisuuteen

n = 2 - 5 g/m3 asuintaloissa

4-5 g/m3 hyvä mitoitusarvo

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 32: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Sade ja viistosade

• Sademäärät ja rankkasateiden intensiteetit

ja toistumistiheydet tilastoista

• Viistosade = sateen vaakasuora

komponentti

• Seinään kohdistuvan viistosateen määrä

riippuu

- Vapaan viistosateen määrästä

- Rakennuksen koosta ja muodosta

- Räystäistä ja muista suojaavista

tekijöistä

• Paikkakunnan ja ympäristön vaikutus suuri

• Tuulien yleisyys riippuu ilmansuunnasta

• Eniten viistosadetta saavat rakennuksen

yläosat ja nurkat

• Seinäpinnan lähellä tuuli kuljettaa

vesipisaroita myös ylös- ja

sivullepäin

Sade muodostaa seinäpinnalle

vesikalvon, joka :

- Valuu alaspäin

- Kulkeutuu ylös- ja sivullepäin

- Imeytyy materiaaliin

- Käyttäytyminen riippuu

seinän materiaalista, pinnan

laadusta, yksityiskohdista

jne.

- Voi synnyttää paikallisesti

suuren rasituksen

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 33: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Viistosademääriä

• Seinän yläosaan kohdistuu n. puolet

vapaasta viistosateesta (keskimäärin)

• Suurimmat viistosateet syksyisin

”Sekundääristä" sadevesirasitusta

- Roiskeista

- Valuvasta vesikalvosta

- Vuodoista

- Keskittyneestä virtausreitistä

Vaakapinnat keräävät runsaasti sadevettä

Suurta vaihtelua paikkakunnan,

ympäristön ja rakennuksen muuttuessa

Seinän yläosaan :

50 - 100 mm Vuodessa keskimäärin

25 - 50 mm Syksyllä keskimäärin

2 - 4 mm Tavanomaisella

viistosateella

10 - 20 mm Erittäin voimakkaalla

viistosateella

avoimella paikalla

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 34: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Rakennuskosteus

Kuivumisen nopeuttaminen Työnaikainen suojaus ja kastelemisen välttäminen Riittävän kuivumisajan varaaminen (työn ajoitus) Pintakäsittelyt mahdollisimman myöhään Lämmitys ja tuuletus Ilman kuivaus Ilman kyllästysvajauksen varmistaminen

Rakennuskosteus

• Materiaalin valmistus

• Puutteellinen suojaus

• Jälkihoito

Tarvitaan työmaan

kosteudenhallintasuun-

nitelma

Aine Tasapainok. ylittävä

kosteus

Esim betoni 70-120 kg/m3

kevytbetoni 80-180

ks-laasti 250

poltettu tiili 0

tiilimuuri 70

puu 20

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 35: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Kostea ilma

Ilman vesihöyrypitoisuudella on yläraja eli vesihöyryn kyllästyspitoisuus ns (T)

Lämpötilan laskiessa alle kastepistelämpö-tilan, ylimääräinen vesihöyry tiivistyy vedeksi

Ilman suhteellinen kosteus

j = (voidaan ilmoittaa myös prosentteina, esim. ilman kosteus 50% RH)

Kun ilman vesihöyrypitoisuus on ns, onvapaasta vesipinnasta haihtuvien vesi-molekyylien massavirta sama kuin ilmasta veteen palaavien molekyylien massavirta

Dynaaminen tasapaino, kyllästystila Tiettyä ilman vesihöyrypitoisuutta

n vastaava kastepistelämpötila Ts on se lämpötila, jossa

n (Ts) = ns

n s

n

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 36: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Ilman kyllästystilankosteuspitoisuus

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 37: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Kostea ilmaEsimerkki 1

Ulkoilman olosuhteet talvella T = -15oC, 90 % RH

a) Ulkoilman kosteuspitoisuus onn = jns (-15oC) = 0,9 1,39 g/m3 = 1,25 g/m3

b) Ilmaa otetaan sisätiloihin ja lämmitetään + 22 oC:een

Suhteellinen kosteus on

c) Sisäilman kosteuslisä tilojen käytöstä onn = 4 g/m3

Nyt sisäilman kosteus on n = 1,25 + 4 = 5,25 g/m3

ja suhteellinen kosteus

%4,641,19

25,1

s

n

nj

%2741,19

25,5j

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 38: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Kosteus materiaalissa

IMEYTYNYT(ABSORPOITUNUT)

VESIABSORPOITUNUT

KOSTEUS

ABSOR-POITUNUT

KALVO

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 39: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

K

1 Adsorptio

- Sitoutuneen veden määrä riippuu eniten :

- RH:sta

- Aineen huokosverkoston ominaispinta-alasta (m2/kg tai m2/m3)

- Aineen kemiallisesta luonteesta

- Vesihöyryn sitomiskyky = hygroskooppisuus

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 40: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

2. Kapillaarivesi

- Kapillaarivoimat imevät vettä aineenhuokosverkostoon vapaasta veden pinnasta

Reunakulma yleisesti vedelle q 0o

Veden pintajännityksen aiheuttama vetovoima ylöspäin

F = 2 p r cos q s

m

N1073 3s

r

2

r

cos2p

r

cosr2

A

Fp"imu.Kapill"

w

2

s

sq

p

sqp

Kapillaarinen nousukorkeus h saadaan voimatasapainosta

- Rakennusaineiden huokoset pieniä r 1mm

Painovoimalla ei merkitystä veden liikkumiseen

sqpp cosr2hgr w2

gr

cos2h

w

sq

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 41: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Tasapainokosteuskäyrä5 Kriittinen kosteus wK, jonka

yläpuolella kosteus siirtyy aineessa pääosin nestemuodossa

6 Kapillaarisesti imeytyvä vesipitoisuus wkap

7 Vedellä kyllästystyneen tilan vesipitoisuus wsat, jolloin koko huokostilavuus on veden täyttämä

Käyrän muoto ja pitoisuudet riippuvat voimakkaasti aineen huokosverkoston

ominaisuuksista (huokoisuus, huokoskokojakauma)

1 Monomolekyläärinen adsorptio2 Polymolekyläärinen adsorptio3 Kapillaarikondenssi4 Hygroskooppisen kosteuden yläraja

whygr (j = 98%)TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 42: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Kosteuden sitoutumisen käsitteitä

Kosteuspitoisuus (vesipitoisuus) w (kg/m3) veden massa tilavuusyksikössä ainetta

Kosteuspitoisuus kuiva-aineesta u(kg/kg tai paino-%), veden massa suhteessa kuivan aineen massaan

w = u = aineen kuivatiheys,

mikäli tilavuus ei muutu kastuessa

Huokoskäsitteitä

Adsorptiohuokoset täyttyvät hygroskooppisesti, huokoskoko likimain d < 0,1 mm

Kapillaarihuokosissa vesi liikkuu pääosin kapillaarivoimien vaikutuksesta, 0,1 < d < 10 mm

Gravitaatiohuokosissa kapillaarivoimatpieniä, d >> 10 mm

tilavuuskoko

vuushuokostilan

wsat

ww

nw

1Skun,pitoisuusvesiMaksimi

tiheysvedenn

wS

Vedellä täyttymisaste

Huokoisuus

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 43: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Hygroskooppisia tasapainokosteuskäyriä

Betoni K25 Betoni K40

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 44: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Hygroskooppisia tasapainokosteuskäyriä

Lastulevy 610 kg/m3 EPS 31 kg/m3

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 45: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Kosteuden siirtyminen aineessa

Vesi voi liikkua- painovoiman- vedenpaineen- muun ulkoisen paineen (esim. tuuli)- kapillaarivoimien vaikutuksesta- osmoottisesti puoliläpäisevän kalvon

läpi

Lumi voi liikkua- kuljettumalla ilmavirtauksen mukana- painovoiman vaikutuksesta

Kosteus siirtyy rakenteissa

- vesihöyrynä- vetenä- lumena, jäänä

Siirtymisreittinä voi olla- aineen huokosverkosto- raot, epäjatkuvuuskohdat- ilmatilat

Vesihöyry voi liikkua mm.- diffuusiona alemman pitoisuuden suuntaan- konvektiona (kuljettumalla)

virtaavan ilman mukana

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 46: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

DiffuusioDiffuusio

= Pitoisuuserojen tasoittuminen

Kosteusvirran tiheys liikkumattomassa ilmassa:

)ieropotentiaal(kohtikköäpituusyksi

muutositoisuudenvesihöyryp,Gradienttidx

d

)s/m1025D(

)s/m(ilmassaroinkerdiffuusioVesihöyrynD

)sm/kg(dx

dDg

26

2

2

n

n

)msPa/kg(T4,461

vaan,!Huom

dx

dpg

:inapotentiaalosapaine

vesihöyrynlaskeamyösvoidaanDiffuusio

talämpötilas.absjastapitoisuude

kosteus,aineestariippuvatarvot

roinkervastusvesihöyrynD

)s/m(aineellesläpäisevyyvesihöyryn

jossa,dx

dg

p

p

p

2

n

n

n

n

n

n

m

n

Huokoisessa aineessa

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 47: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Diffuusio kerroksisessa rakenteessa

Kosteusvirran tiheys ainekerroksen läpistationääritilassa (kun kosteusvirta ei muutu ajan kuluessa)

)m/s(vastusvesihöyrynroksenkerained

Z

)m(paksuusroksenkerained

Z/ddg 121212

nn

nnn

nn

nn

nn

Yksiulotteinen diffuusio moni-kerrosrakenteessa

arvotZsuoraantaulukoitu

onroksillekeraineOhuille

ZZZZZZ

jossa,Z

g

avastuksetintp

us321

usisä

nn

Huom. n = huokosilman vesihöyrypitoisuus,ei aineen vesipitoisuus

Zs + Zu < 1000 s/mpieniä, ei yleensä oteta huomioon

Vesihöyrypitoisuus huokos-ilmassa muuttuu yhden ainekerroksen matkalla vastusten suhteessa:

)(Z

Zusisä

11 nnn

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 48: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Vesihöyrynläpäisevyys n • 10-6 m2/s, esimerkkejäsuuruusluokista

Materiaali Vesihöyrynläpäisevyys n(x 10-6 m2/s)

Suhteellinen kosteus –alue (RH %)

35 - 70 70 – 80 80 – 90 90 – 95

Betoni K30

K45

0,12 – 0,25

0,12 – 0,25

0,20 – 0,50

0,15 – 0,50

0,55 – 1,60

0,45 – 0,90

1,75 – 4,80

1,65 – 2,00

Sementtilaasti 0,20 0,20 0,50 1,00

Kalkkisementti-

laasti 1,00 1,00 1,00 1,50

Kalkkilaasti 1,00 1,00 1,50 2,50

Kevytbetoni 400 kg/m3

500 kg/m3

3,50 – 4,30

2,10 – 2,80

3,50 – 4,30

2,10 – 2,80

3,80 – 4,30

2,90 – 3,50

5,80 – 6,40

4,60 – 4,70

Havupuu Syyt ┴ 0,20 – 0,90 0,50 – 2,00 1,00 – 3,50

Puukuitulevy 280 kg/m3

1000 kg/m3

3,80 – 4,60

0,13 – 0,16

3,80 – 4,60

0,13 – 0,16

3,80 – 4,60

0,17 – 0,31

3,80 – 4,60

0,38 – 0,49

Lastulevy 0,13 – 0,33 0,13 – 0,33 0,20 – 0,60 0,90 – 1,10

Kuitusementtilevy 0,28 – 0,42 0,28 – 0,42 0,35 – 0,50 0,50 – 0,75

Polystyreeni EPS 20 kg/m3 0,90 – 1,40 0,90 – 1,40 0,90 – 1,40 0,90 – 1,40

Polystyreeni XPS25 kg/m3 0,17 – 0,23 0,17 – 0,23 0,17 – 0,23 0,17 – 0,23

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 49: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Eräiden aineiden vesihöyrynvastuksia, suuruusluokkia Zn (x 103 s/m)

dZ

Kerros Paksuus

mm

Vesihöyrynvastus

• 103 s/m

Lastulevy 10 20

Puukuitulevy 10 251)

kova 3,5 151)

puolikova 10 8 – 15

huokoinen 12 31)

bitumikyllästetty 13 5 – 15

öljykarkaistu 3,5 20 – 70

Höyrynsulku (polyeteeni) 0,20 > 2000

Kosteussulku, hd-pe 0,50 > 10000

Pvc-matto normaali 2 500 – 2000

erittäin tiivis 2 10000

Muovitettu korkkilevy 3 5000

tekstiilimatto 5 – 10

bitumihuopa > 1000

tuulensuojapaperi < 20

paperitapetti 1

vinyylitapetti 10

alkydiöljymaali 2) 50mm 0,05 25 – 75

akrylaattilateksimaali 2) 50mm 0,05 5 – 20

julkisivumaali 3) 50mm 0,05 2 – 4

1) RH 80 - 90 %.2) Arvot ilman

pohjamaalia. Alempi arvo RH 90 %, ylempi RH 60 %.

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 50: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

DiffuusioesimerkkiDiffuusio, esimerkki

Sisäilma T = 22oC, 50% RHn = 0,5 19,4 = 9,7 g/m3

Ulkoilma T = -10oC, 90% RHn = 0,9 2,14 = 1,93 g/m3

1 Betoni K30 n = 0,2 10-6 m2/s

2 Mineraalivillan = 20 10-6 m2/s

3 Tiilimuurin = 3 10-6 m2/s

smkg

ms

mkgg

tiheysranKosteusvir

26

666

3

/100099,0300287500000750

00777,0

/103

085,0

1020

15,0

102,0

15,0

/)00193,00097,0(

2

26

m/g26

m/kg026,030243600100099,0G

akuukaudesstaKosteusvir

RH%2,1328,17

28,2C20TJos

m/kg00228,000742,00097,0

m/kg00742,000777,0800785

000750

:saadaansaulkopinnas

änbetoniseinoisuuskosteuspitnHuokosilma

s2,1

32,1

31

n

nj

n

n

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 51: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Diffuusiovirran kondenssiDiffuusiovirran kondenssi

Mikäli huokosilman kosteuspitoisuus jossakin kohdassa rakennetta ylittää kyseisen kohdan lämpötilaa vastaavan kyllästyskosteuden ns, alkaa ylimääräinen vesihöyry tiivistyä vedeksi (= kondenssi)

Olosuhteiden jatkuessa tiivistyvän veden määrä jatkuvasti kasvaa

Suunnittelussa pyritään siihen, että :1) kondenssia ei synny lainkaan2) jos syntyy, on kertyvän kosteuden määrän oltava niin pieni, ettei siitä ole

haittaa3) tiivistymiskautena (talvella) kertyvän kosteuden on voitava helposti

poistua kuivumiskaudella (kesällä)4) mikäli rakenteen kosteudensitomiskyky on pieni tai materiaalit arkoja

kosteudelle, ei tiivistymistä sallita (esim. mineraalivillaeristetyt puuseinät)

Tarvitaan höyrynsulku ja /tai kuivumiskykyä parantavia ratkaisuja

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 52: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Diffuusiovirran kondenssi

Diffuusiovirran kondenssin laskeminen Laskelmin tarkastellaan :

1) Syntyykö kondenssia kylmissä oloissa

2) Mikä on tiivistyvän kosteuden määrä esim. talven kylmimmän kuukauden (tai 2kk) aikana.

3) Paljonko rakenne pystyy kuivattamaan kosteutta esim. lämpimimmän kesäkuukauden (tai 2kk) aikana

4) Paljonko laskettu tiivistyvä vesimäärä on verrattuna tiivistymiskerroksenkosteudensitomiskykyyn ja onko kosteuspitoisuus haitallinen

Laskelmissa oletetaan stationääritilan olosuhteet eikä kosteuden sitoutumista rakennekerroksiin oteta huomioon

Tarkastelussa tarvitaan :

1) Lämpötilakäyrät tiivistymis- ja kuivumiskausilla rakenteen läpi

2) Lämpötilojen mukaiset vesihöyryn kyllästyspitoisuudet ns (T)

3) Tarkastelukausien ulko- ja sisäilmaolot T, j, varmuustavoitteet huomioon ottaen(tulos varmalla puolella)

4) Stationääritilan vallitsevat huokosilman kosteuspitoisuudet rakennekerrostenvesihöyrynvastusten mukaan laskettuina

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 53: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

EsimerkkiKondenssilaskelmaKylmähuoneen ja varaston välinen väliseinä kesällä

3us

33s

31s

3ss

m/g80,6)T(

m/g17,7)T(

m/g49,16)T(

m/g28,17)T(

n

n

n

n

Vesihöyrypitoisuudet stationääritilassani = 0,6 17,28 = 10,37 g/m3

n1 = 10,37 j = 63%ne = 0,9 6,8 = 6,12 g/m3

%98

m/g03,7

)12,637,10(140

10007,10

%61

m/g07,10

)12,637,10(140

1037,10

m/s10140

1030105,2

25,01010Z

3

3,2

3

2,1

3

3

6

3

j

n

j

n

Rakennekerrokset

1 Maali Zn = 10 103 s/m

2 Siporex d = 250, n = 2,5 10-6 m2/s,n = 0,15 W/mK

3 Tasoite ja maali, Zn = 30 103 s/m

(Lämmönvastus sisältyy pintavastukseen)

Ri = Re = 0,10 m2K/W

C8,5C1587,1

67,12,19T

C2,19C1587,1

10,0C20T

W/Km87,110,010,015,0

25,0R

3

1

2

Lämpötilakäyrä

Kyllästyspitoisuuskäyrä

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 54: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Tiivistyvän veden määrän laskeminenKondenssilaskelmaMikäli jossain kohdassa rakennetta laskettu huokosilman kosteuspitoisuus ylittää ko. kohdan lämpötilan mukaisen kyllästyspitoisuuden, syntyy kondenssi. kondenssikohdassa ntiiv = ns(T).

Tiivistyvän veden määrä ajassa t tiiv

ti ivAB

tiivA

etiiv

B

tiiviti iv

tgg

tZZ

G

:usiKastumiska

nn

nn

Kuivumiskaudella lasketaan uudet käyrät, ja kertymäkohdan kosteuspitoisuudeksiotetaan ko. lämpötilan mukainen kyllästyskosteus nhaihd = ns

Kondenssi rajapinnassaA, B

ti ivkuiv

kuivBA

.kuivA

ehaihd

B

ihaihdkuiv

GG:Vaatimus

tgg

tZZ

G

nn

nn

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 55: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Talvikausina sisäänpäin virtaava ilmalämpenee suhteellinen kosteus laskee

Kosteuden konvektio

Konvektio syntyy ilmanpaine-erojenvaikutuksesta (kokonaispaine)

Paine-eroja synnyttää

Ilmanvaihtolaitteisto (pysyvä, pitkäaikainen)

Lämpötilaerot (savupiippuvaikutus)(pitkäaikainen)

Tuuli (lyhytaikainen, suunta vaihtuu)

Kosteus kulkeutuu virtaavan ilman mukana

Rakojen ja reikien kautta

Ilmaa läpäisevän materiaalin läpi

Ilmanpaine-ero jakaantuu rakenteen erikerroksiin ilmatiiviyksien suhteessa

Talvikausina ulospäin virtaava ilma jäähtyy suhteellinen kosteus nousee, kondenssi mahdollinen

Rakenne vaikuttaa läpivirtaaviin ilmamääriin :

Tiiviyskerrokset ja niiden yhtenäisyys

Monikerroksisuus ja rakojen osuminenkohdakkain

Materiaalien ilmanläpäisevyys

Rakennuksen vaipan ilmatiiviyttä mitataan järjestämällä jatkuva 50 Pa ilmanpaine-ero ja mittaamalla tarvittavaa ilmavirtaa (R50).Vuotokohtia voidaan talvikausinahavainnoida infrapunakameralla

Ilmanvaihtojärjestelmän tulisi luoda pieni alipaine

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 56: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Lämpötilaeron aiheuttama paine-ero

Lämmin ilma kevyempää kuin kylmäp = 9,81 • ( (Te) - (Ti)) • hp 0,043 • T • h (Pa)

1 Vaippa avoin yläosasta2 Vaippa yhtä tiivis ylhäällä ja alh.3 Vaippa avoin alaosasta

(paine-ero ulkoilmaan = 0 avonaisesta osasta)

Kokonaispaine-ero syntyy:- Ilmanvaihtolaitteista- Lämpötilaeron aih. nosteesta- Tuulesta (lyhytaikainen)

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti

Page 57: Betonirakenteiden korjaaminen ja rakennusfysiikka Suomen … · 2018-01-15 · Rakenteiden ilmatiiviys ja tuulensuojaus Ei läpivirtausta, yhtenäinen ilmasulku • Ei ilmaonteloita

Kapillaarinen siirtyminenKapillaarinen imu syntyy pieniin huokosiin syntyvien kaarevien vesipintojen

vaikutuksesta, alipaine pienenee veden täyttäessä yhä suurempia huokosia ,

veden liike tapahtuu suuremman huokosalipaineen "(imun)" suuntaan :

Pienessä vesipitoisuudessa pienet huokoset täyttyneet suuri alipaine verrattunasuuren vesipitoisuuden alueeseen

Kaksi eri materiaalia : alipaine on suurempi aineessa, jossa veden täyttämät huokoset ovat pienempiä

koska alipaine on verrannollinen vesipitoisuuteen w (kg/m3):

Kapillaariseen imuun vaikuttaa myös aineen kemiallinen rakenne : Reunakulma q voi olla suuri (esim. silikonit)

sm/kgdx

dwkg 2

k kosteudenjohtavuus (m2/s), riippuu mm. aineesta ja kosteuspitoisuudesta

TTY Rakennustekniikka Matti Pentti