|
Abstract:
|
Tutkimuksen ”Yläpohjan tiiviyden vaikutus hirsirakennuksen lämmitysenergiankulutukseen” taustalla on rakennuksen lämmöneristysmääräysten kiristyminen lokakuussa 2003. Hirsitaloteollisuudessa on tarvetta kehittää hirsitaloratkaisuja siten, että hirsirakennuksen lämmityksen lämpöenergiatarve olisi sellaisella tasolla, että se täyttää uusien lämmöneristysmääräysten asettaman vertailutason. Perinteisesti hirsirakennuksen hirsiseinien alhaisempaa lämmöneristävyyttä on kompensoitu paremmalla ala- ja yläpohjan eristävyydellä. Uudet lämmöneristysmääräykset antavat mahdollisuuden laajempaan kompensointiin kun määritellään koko rakennuksen lämpöenergiatarve, jota verrataan lämmöneristys- ja ilmanvaihtomääräykset täyttävän vertailurakennuksen energiantarpeeseen.
Eräs huomioonotettava rakennuksen lämpöhäviöitä aiheuttava ilmiö on vaipan läpi epätiiviyksien kautta tapahtuva vuotoilmanvaihto. Hirsirakennukset ovat perinteisesti usein olleet läpäisevämpiä kuin pientalot keskimäärin. Tässä tutkimuksessa keskityttiin tarkastelemaan teoreettisesti ja erilaisten kenttämittausten avulla yläpohjan tiiviyden vaikutusta hirsirakennuksen kokonaistiiviyteen ja vuotoilmanvaihtuvuuden kautta lämmitysenergiankulutukseen. Yläpohjan tiiviys vaikuttaa rakennuksen vuotoilmanvaihtuvuuteen kahdella tavalla. Ensiksikin rakennuksen kokonaistiiviys paranee kun yläpohja on tiivis (yläpohjan kautta ei tapahdu ilmavuotoja). Toiseksi kun yläpohjasta ei tapahdu ilmavuotoja, rakennuksen paineolot muuttuvat siten, että paineettoman tason eli neutraaliakselin paikka alenee ja ilmavuotovirran määrä pienenee.
Kenttämittauksissa mitattiin kahden hirsirakennuksen (vanha tavanomaisesti rakennettu ja uusi, jossa tiivis yläpohja) lämpötila- ja paineoloja ja energiakulutusta 1 viikon mittausjakson ajan. Sen lisäksi määriteltiin molempien rakennusten vaipan ilmanpitävyys (vuotoluku, n50) painekokeen avulla. Hirsirakennuksen, jossa on tiivis yläpohja n50-luku oli noin 4,5 ja vertailurakennuksen 13,5. Osa tiiviyserosta johtuu yläpohjan tiiviydestä ja osa hirsirakennustekniikan (hirsien tiivisteet, liitostekniikat) kehittymisestä.
TTY:n koerakennusalueelle rakennettiin koerakennus, jossa tutkittiin erilaisten tiivistemateriaalien ja ristinurkan vaikutusta hirsiseinien ilmavuotoihin. Tehtyjen kokeiden perusteella huolellisesti koottu hirsiseinä, varsinkin käytettäessä tiivisteenä materiaalia, joka muodostaa ilmansulun on erittäin ilmatiivis. Samoin nurkka uusimmilla liitostekniikoilla tehtynä on yllättävänkin ilmatiivis. Hirsirakennuksessa ilmavuodot keskittyvätkin rakennusosien liitoksiin ja yksityiskohtiin, joiden ilmatiiviyden varmistaminen vaatii huolellisuutta ja hyviä työ- ja asennusohjeita.
Teoreettisten tarkastelujen pohjalta kehitettiin vuotomalli, jolla voitiin määritellä yläpohjan tiiviyden vaikutus rakennuksen vuotoilmanvaihtuvuuteen verrattuna tapaukseen, jossa rakennuksen vaippa (seinät ja yläpohja) on tasaisen läpäisevä. Vuotomallin pohjalta kehitettiin laskentamenettely, jolla voidaan määritellä rakennuksen vuotoilmanvaihtuvuus kun yläpohja on 90%:n tiivis. Laskentamenettelyn lähtötietoina tarvitaan seinien ja yläpohjan pinta-alojen suhde, rakennuksen vuotoluku (n50) sekä tiedot ilmasto-olosuhteista (keskimääräinen sisä- ja ulkolämpötila, keskimääräinen tuulennopeus ja rakennuksen sijainnin suojaisuus). Laskentamenettelyn mukaan rakennuksen, jossa on tiivis yläpohja vuotoilmanvaihtuvuus on 18…27% vähemmän kuin tasaisesti läpäisevän vaipan. Tämän mukaan hirsirakennuksen, jossa on tiivis yläpohja ja vuotoluku n50=4,5 vuotoilmanvaihtuvuus on suurin piirtein sama kuin sellaisen rakennuksen, jossa on tasaisesti läpäisevä vaippa ja vuotoluku n50=3,5. |