Lattialämmitetyn alapohjarakenteen rakennusfysikaalinen toiminta

Abstract

Lattialämmitetyn alapohjan alapuolisen maan lämpötilakenttään vaikuttavat laatan lämpötila, ulkolämpötila ja perusmaan lämpötila sekä lämmityselementin alapuolisen rakenteen lämmönvastus, routa- ja sokkelieristyksen lämmönvastukset ja maan lämmönvastus. Ulkolämpötila vaikuttaa pohjamaan lämpötilaan merkittävästi vain noin 1,5… 2 metrin etäisyydelle ulkoseinälinjasta, keskemmällä rakennusta lämpötilaan vaikuttaa pääasiassa laatan lämpötila. Johtuen ulkolämpötilan vaikutuksesta rakennuksen reuna-alueen lämpötilaan, pohjamaan lämpötiloissa rakennuksen reuna- ja keskialueella on eroa. Mitä vähemmän rakennuksen sokkelissa on lämmöneristystä, sitä viileämmäksi rakennuksen reuna-alueen lämpötila putoaa talvella. Pohjamaan lämpötila vaikuttaa merkittävästi rakenteen kosteustekniseen toimintaan sekä energiatalouteen.

Lämmitetyn betonilaatan ja pohjamaan välille muodostuu suurempi lämpötilagradientti kuin lämmittämättömässä ja tästä syystä laatta kuivuu myös alaspäin, mikäli laatan alapuolella ei ole vesihöyrynvastuskerroksia. Koska pohjamaa rakennuksen reuna-alueella on varsinkin talvella viileämpi, laatta kuivuu hieman nopeammin rakennuksen reuna- kuin keskialueella.

Lattialämmitetyssä alapohjassa maahan johtuvat lämpöhäviöt ovat aina suurempia kuin lämmittämättömässä johtuen laatan korkeammasta lämpötilasta ja -gradientista. Teoreettisesti lämpövuo lämmitetyssä laatassa maahan on noin 30% suurempi kuin lämmittämättömässä, kun molemmissa on sama laatan alapuolinen lämmöneristys. Jos halutaan, että lämmitetyssä laatassa lämpövuo maahan on samansuuruinen kuin lämmittämättömässä lämmöneristettä on lisättävä. Laatan lämpötilan ollessa keskimäärin +25 ºC, energiataloudellinen lämmöneristeen lämmönvastus R on 4,0…5,5 m2 K/W, joka vastaa EPS-lämmöneristeellä eristepaksuutta noin 150…200 mm.

Kosteudenliikkeet betonilaatassa ovat hitaita ja muutaman päivän laatan lämmittäminen ei kuivata laattaa paljoakaan. Pisteittäisesti (esim. vesikiertoinen lattialämmitys) lämmitetyn betonilaatan kosteuskentässä on selvä ero lämmityselementtien läheisyydessä (noin 50 mm päähän) ja elementtien keskellä. Laatan kuivuminen alkaa lämmityselementin läheisyydestä ja jatkuu jonkin verran nopeampana kuivumisjakson ajan. Riippuen laatan lämpötilasta ja muista kuivumisolosuhteista (sisäilman ja pohjamaa lämpötilasta ja kosteudesta) kriittiseltä syvyydeltä (40% laatan paksuudesta) lämmityselementin läheltä ja elementtien keskeltä mitatuissa suhteellisen kosteuden arvoissa voi olla jopa yli 5 RH%:n ero. Rakenteen kosteusteknisen toiminnan kannalta on oleellista, että laatta pinnoitetaan riittävän kuivana. Mallinnusten mukaan lämmitetyn betonilaatan kosteustekninen toiminta lämmityselementtien keskellä noudattaa melko hyvin lämmittämättömän laatan teoreettista toimintaa. Tästä syystä on tärkeää määritellä pinnoittamiskriteeri lämmityselementtien keskeltä, ei niiden viereltä.

Lattialämmitetyn rakenteen kosteusteknisen toiminnan kannalta kriittisin on laatan pinnoittaminen. Pinnoittamisen jälkeen lämmitetyssä laatassa pinnoitteen alapinnan suhteellinen kosteus nousee nopeammin ja saavuttaa maksimitasonsa aiemmin kuin lämmittämättömässä laatassa. Mitä korkeampi on laatan lämpötila heti pinnoittamisen jälkeen, sitä korkeammalle pinnoitteen alapinnan suhteellinen kosteus nousee.