Tulosten tarkastelu

Seurantamittauskohteissa kiinnitettiin erityistä huomiota rakennuksen lämmityksen vaikutukseen alapohjan alapuolisten täyttökerrosten lämpötilakehitykseen.

Rivitalo Pappilan kohteessa rakennuksen lämmityskausi alkoi keskitalvella 2002, jolloin lähtötilanteessa maakerrosten lämpötila oli paikoitellen alle 0 ºC–astetta.

Läm ten lämpötila nousi noin 4 viikossa

aaliskuun lopun tasapainotilanteeseen +13°C, joka vastasi siiloista rakennusaikaista

i selvä eriytyminen. Automaattisen atterilämmityskauden alkaessa olohuoneen mittauspisteen lämpötila nousi nopeasti

5.29.

mityksen alettua helmikuun alussa täyttökerros m

sisälämpötilaa. Alapohjan eristyksenä oli 50 mm styrox-levy, myös lattialämmitetyssä laatan osassa. Tasapainotila saavutettiin melko nopeasti siitäkin huolimatta, että osa täyttökerroksesta oli jäässä lämmityksen alkaessa. Varsinaisen normaalin kesälämmityskauden alkaessa asukkaiden muuttaessa asuntoon kesäkuun alussa täyttökerroksen lämpötila nousi edelleen ja vaihteli välillä 18 - 20°C. Lokakuussa 2002 mittauspisteiden lämpötilakäyttäytymisessä tapahtu

p

+20°C-asteeseen, samalla kun lämpötilat makuuhuoneen ja kylpyhuoneen mittauspisteissä alkoivat laskea. Selitys johtunee lämmitysradiaattoreiden säätöasetuksista ja siitä, että kylpyhuoneen lattialämmitys oli kytkettynä pois päältä.

Makuuhuoneen lämpötilajakaumaan vaikutti selvästi myös ilmojen kylmeneminen syyskuun puolivälin jälkeen. Syyskaudella asunto oli ilmeisesti asumaton, koska lämpötiloja tasaavia säätöjä ei oltu tehty. Lattialämmitys nosti selvästi täyttökerroksen lämpötiloja suhteessa muualta rakennuksesta mitattuihin arvoihin. Kylpyhuoneen mittauspisteessä täytön yläosan lämpötila oli kesän 2002 jopa yli 22°C kun se esimerkiksi keskellä laattaa sijaitsevassa olohuoneen mittauspisteessä oli noin 19°C.

Kohde Pappilan kolmen mittauspisteen täyttökerroksen yläpinnasta mitatut lämpötilakäyrät on esitetty kuvassa

Kuva 5.29 Rivitalo Pappilan täyttökerroksen lämpötilakehitys kolmessa seuratussa mittauspisteessä.

-5

o

0 5 10 15 20 25

Lämpötila T [C]

Kuukausi 2002

Kylpyhuone -10 cm Olohuone -10 cm Makuuhuone -10 cm

tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras

Om sällä 2001 ja rakennus oli osittain lämmitetty asuttu jo saman vuoden syksyllä. Rakennuksen lämmitysjärjestelmänä käytettiin

isua, jossa massiivisen (hl = 190 mm) paikalla yivät koko

aan ällä.

ia isten u

akotitalo Järvenpään laatta valettiin ke ja

ilmalämmitteistä lattialämmitysratka

valetun laatan alla oli he = 200 mm eristekerros. Rakennuksen asutusta osasta olohuoneen mittauspisteestä mitatut täyttömurskeen lämpötilat pys

mittausjakson (2001 – 2002) ajan lähes muuttumattomana välillä +14 - +15°C.

Kesäkaudella 2002 pohjamaan lämpötila viileni lähelle +14°C lattialämmityksen tehon ollessa alimmillaan ja osittain kytkettynä pois päältä. Syksyllä 2002 lämmityskauden alettua lämpötila kuitenkin nousi nopeasti +15°C. Askarteluhuoneen tiloissa varsinainen yhtenäisempi lämmityskausi alkoi vasta syystalvella 2001. Tämä, samoin kuin mittauspisteen sijainti lähellä ulkoseinälinjaa näkyy selvästi alapohjan lämpötiloissa, jotka alkoivat nousta vasta keväällä 2002. Alimmillaan täytön lämpötila oli helmikuussa, hieman yli +8°C, joka kuitenkin kesän mittaan nousi yli +14°C-asteeseen (kuva 5.30).

6,0 8,0 10,0 12,0 14,0

16,0 joulu tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka

Kuva 5.30 Omakotitalo Järvenpään täyttökerrosten lämpötilakehitys kahdessa seuratussa mittauspisteessä.

makotitalo Järvenpään Olohuoneen mittauspisteen laatan ja pohjam mpötilajakaumaa mallinnettiin yksiulotteisella differenssimenetelm

ittausjaksona käytettiin lyhyttä kolmen vuorokauden jaksoa syyskuun puolivälissä 002, jolloin talvilämmityskausi rakennuksessa alkoi ja laatan lämpötila nousi erittäin opeasti noin 4 asteen verran. Mallinnuksessa käytettiin taulukon 5.13 mukais

eskimääräisiä’ materiaaliparametreja sekä laatan että pohjamaan term minaisuuksien kuvaamisessa. Kuvassa 5.31 on esitetty kaaviokuva mallin rakenteesta

0,0 2,0 4,0

Kuukausi 2001 -2002

Lä

Olohuone - täyttömurske -42 cm Askarteluhuone - täyttömurske -40 cm

m pöti la T [

o

C]

O lä M 2 n

’k o

ja liittyvistä f nktioista.

Taulukko 5.13 Omakotitalo Järvenpään maanvaraisen alapohjalaatan rakennekerrokset ja liittyvät lämpö- ja kosteusparametrit.

Rakennekerros

korkeus h [m] kuivatiheys ρd [kg/m3 ] ominaislämpö- kapasiteetti cp [J/kg K] lämmönjohta- vuus λ [W/m K] vesihöyrynlä- päisevyys δp *10-2 [kg/m s Pa]

Betonilaatta 0,19 2400 880 1.4 6.6

Eriste 0,20 16 1210 0.04 20.2

Täyttömurske 0,30 2000 690 0.8 5.7

Differenssi approksimaatio 1-ulotteiselle lämmönjohtumiselle muuttuvissa olosuhteissa

(

1 2

) ( )

0¹

Kuva 5.31 Yksiulotteisen differenssiapproksimaation kaavio ja käytetyt funktiot.

Kuvassa 5.32 on esitetty yksiulotteisen differentiaalimallinnuksen tulokset, kun laatan syöttölämpötilana on pidetty syyskuun puolivälissä 2002 mitattua 3 vrk pituista jaksoa.

Pohjamaan lämpötilana täyttökerroksen alapinnassa tasolla – 50 cm pidettiin vakioarvoa 14^oC. Parametrien lik

+ imääräisyydestä huolimatta eristekerroksen ja pohjamaan mpötilamuutokset mitattuihin arvoihin verrattuna vastasivat erittäin hyvin toisiaan.

ristekerroksen reagointi laatan lämpötilamuutokseen oli mittausten mukaan hieman lä

E

nopeampaa kuin suoritetussa laskennassa, eli eristekerroksen todellinen terminen ieman suurempi kuin laskennoissa käytetty vakioarvo.

diffuusiokerroin on h Lisäksi

skentatason – 42 cm murskekerroksen lämpötila nousi mittauksissa hieman jakson ppua kohden, mitä laskennoissa ei päässyt tapahtumaan, koska mallinnuksen raja-rvona täyttökerrokse pinnassa pidettiin vakiolä +1

la lo

a n ala mpötilaa 4^oC.

Kuva 5.32 Omakotitalo Järvenpään olohuoneen mittauspisteen numeerinen mallinnus. Seurantajakson pituus 3 vrk lämmityskauden alussa syyskuun puolivälissä 2002.

Toimistorakennus Hervannan mittausjakso oli lyhyempi kuin muiden kohteiden johtuen rakennuksen myöhäisestä valmistumisesta keväällä 2002. Rakennuksessa on 80 mm laatan alapuolella 50 mm eristekerros. Uudisrakennuksessa on tehokas ilmastointi ja kesän 2002 aikana rakennuksen sisäilmaa jäähdytettiin suhteessa ulkoilman korkeisiin päivälämpötiloihin. Jäähdytyksen vaikutus on näkyvissä myös täyttökerroksesta mitatuissa lämpötilakäyristä. Pisteissä 1 ja 2 täytön lämpötila pysyi koko kesän

uhteellisen matalana, kunnes elokuussa jäähdytys lopetettiin ja elokuun lopussa alkoi s

varsinainen lämmityskausi. Pisteessä 3 oli maamassassa noin syvyydellä –30 cm ylimääräinen lämpölähde, jonka toiminta ainakin hetkellisesti päättyi syyskuussa 2002 ja täyttökerrosten pintaosien lämpötila laski nopeasti muun rakennusosan lämpötilojen tasolle (kuva 5.33).

Kuva 5.33 Toimistorakennus Hervannan täyttökerroksen yläpinnan lämpötilakehitys kolmessa seuratussa mittauspisteessä.

10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 19,0 20,0 21,0 22,0

Kuukausi 2002

Lämpöila T [C]

-20 cm H1T3 -20 cm H2T2 -20 cm H3T2

kesä heinä elo syys loka marras

o

Täyttökerrosten vesipitoisuus

Järvenpään mursketäyttökerroksen vesipitoisuuksien mittauksia tan valamisesta lähtien kesällä 2001. Kahden m

Omakotitalo

suoritettiin laa ittauspisteen tulokset on

ohjamaan pinnan yläpuolella vesipitoisuus olohuoneen mittauspisteessä säilyi

uva 5.34 Omakotitalo Järvenpään mursketäyttökerroksesta mitatut vesipitoisuudet mittausjaksolla 29.6.2001 – 25.10.2002.

esitetty kuvassa 5.34. Täyttömateriaalina käytetyssä murskeessa alle 1 mm rakeita oli seulottujen näyte-erien perusteella noin 25 % (kuva 5.2). Aiemmin suoritettujen tutkimusten perusteella /20/ 1 mm pienempien rakeiden osuus massasta tulisi olla alle 5 paino-%, jotta materiaali toimisi varmasti kapillaarikatkona alle 200 mm kerroksina.

Täyttömateriaali on siis kapillaarista, mikä näkyy myös mittaustuloksissa. Täytön vesipitoisuus oli heti valun (6/2001) jälkeen noin 6 painoprosenttia lähellä pohjamaan pintaa ja eristekerroksen alapinnassakin noin 5,5 %. Syksyn 2001 aikana täytön ylemmät kerrokset kuivuivat noin 2 % tasolle, kunnes maaliskuun 2002 mittauksissa oli selvästi havaittavissa noin 0,5 painoprosentin nousu murskekerroksissa eristekerroksen alapuolella. Kuivan kesän ansiosta vesipitoisuus laski syksyyn 2002 mennessä lähelle 1 painoprosenttia.

P

suhteellisen korkeana koko kesän 2002 (w ≈ 5 %). Askarteluhuoneen mittauspisteessä oli keväällä 2002 roudan ja lumen sulamisen aikoihin vesipitoisuus lähellä pohjamaan pintaa nousi noin 1 % , mutta painui jälleen alle 5 % kesäkuun alkuun mennessä.

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0

1 1 1 1 01 2 2 2 2 02 02 02

V e s ipit ois uus w [ pa ino- % ].

Olohuone -21cm Olohuone -41 cm Askarteluhuone -41 cm

.2 .8.200 30.8.200

29.9.200 1

20

1 1

7.12. 0.1.200 4.2.200

27.3.200 26.5.200

.9 25.10

Mittauspäivämäärä

5.6.20

7 .20 .20 29.6

00 15

K

Rivitalo Pappilan kolmesta mittauspisteestä mitatut täyttökerrosten vesipitoisuudet on sitetty kuvassa 5.35. Laatta oli valettu syksyllä 2001. Täyttösoran rakeisuuskäyrä on sitetty kuvassa 5.13. Kerrosten vesipitoisuus vaihteli mittausjakson aikana välillä 1 – 5 li kylpyhuoneen mittauspisteen muita korkeammat e

e

painoprosenttia. Huomattava o

vesipitoisuuslukemat. Kylpyhuoneessa oli lattialämmitys ja lämpötilaseurannan perusteella alapohjan lämpötila oli useita asteita muita laatanosia korkeampi. Tästä huolimatta pisteestä mitattiin jatkuvasti selvästi muita laatanosia korkeampia vesipitoisuuslukemia aivan ylintä mittauspistettä lukuunottamatta. Kaikissa pisteissä lähellä eristekerrosta täytön yläosissa massa oli kuivunut lähelle hygroskooppista tasapainokosteutta, joka Rh = 100 % on noin 1 painoprosenttia tutkituilla karkearakeisilla materiaaleilla /20/. Loppukesällä 2002 kylpyhuoneen ja makuuhuoneen alimmissa mittauspisteissä on havaittavissa vähäistä vesipitoisuuden nousua.

6,0

4,0

5,0 Kylpyhuone -10 cm Kylpyhuone -55 cm

3 2 1 0

Kuva 5.35 Rivitalo Pappilan soratäyttökerroksista mitatut vesipitoisuudet mittausjaksolla 6.2.2002 – 20.10.2002.

oimistorakennus Hervannan kolmesta mittauspisteestä mitatut täyttösoran ja alaojituskerroksen vesipitoisuudet mittausjaksolta 4.6. – 23.10.2002 on esitetty kuvassa

.28. Täyttösoran rakeisuuskäyrä on esitetty kuvassa 5.22. Alle 1 mm rakeiden osuus tkituissa näytteissä oli noin 30 % ja materiaali näin ollen selvästi kapillaarista.

lkukesällä 2002 alkaneen mittausjakson aikana laatan reunaosilla mittauspisteissä 1 ja täyttökerrosten vesipitoisuudet olivat saavuttaneet tasapainotilan 1- 2 painoprosentin

,0 ,0 ,0 ,0

6.2.2002

6.4.2002

21.5.2002

8.6.2002

30.8.2002

18.9.2002

20.10.2002

Mittauspäivämäärä

V e sipit o isuus w [ p aino- % ] .

Makuuhuone -10 cm Makuuhuone -55 cm

Olohuone -20 cm Olohuone -35 cm

T s 5 tu A 3

välillä. Sen jaan keskellä laattaa mittauspisteessä 2 kerrokset olivat selvästi vielä esän aikana vesipitoisuus laski keskimä

si

kuivumassa. K ärin 1 paino-% lähelle muiden

ittasupisteiden lukemia eli 1,5 painoprosenttiin.

seurattiin skarteluhuoneen mittauspisteessä (kuva 5.36). Mittausjakson alkaessa laatan lämpötila idettiin korkeana (Tl ≈ 28°C) laatan kuivattamisen takia aina maaliskuun loppupuolelle m

Syyskuun puolivälissä 2002 on havaittavissa selvä nousu mitatuissa vesipitoisuuksissa, voimakkaimpina pisteissä 1 ja 2. Mittauspisteen 1 alemmilla mittaustasoilla vesipitoisuus on noussut nopeasti noin 2 painoprosentilla ja lähellä eristeen alapintaa samassa pisteessä noin 0,5 painoprosenttia. Vaikutus on nähtävissä myös keskellä laattaa, joskin selvästi vaimeampana vesipitoisuuden noustessa pisteessä 2 samaan aikaan noin 0,25 painoprosenttia. Pisteen 3 nousu syyskuun puolivälin jälkeen on ollut vähäisempää mutta silti selvästi havaittavissa.

Rakenneleikkausten lämpötila- ja kosteusjakaumat

Kaikissa mittauskohteissa yhden mittauspisteen kohdalle oli laattaan ja eristekerroksiin asennettu lämpötilaa ja suhteellista kosteutta mittaavat anturisarjat 3 – 4 tasoon tutkitussa rakenneleikkauksessa. Lisäksi mitattiin mittauspisteen sisälämpötilaa.

makotitalo Järvenpään laatan lämpö- ja kosteuskäyttäytymistä O

A p

saakka (kuva 5.8). Sisäilman ja laatan lämpötilaero oli tänä aikana jopa 10 astetta, koska yhteydessä ulkoilmaan osittain eristämättömän läpohjan kautta. Samasta syystä sisäilman suhteellinen kosteus oli koko talvikauden

Olosuhteiden laattaa kuivattava vaikutus oli kas, koska tilan lattiaa ei koko mittausjakson aikana oltu pinnoitettu millään valla. Laatan yläpinnan suhteellinen kosteus laskikin alkuvuoden aikana alle Rh =

,0

Suhteellinen kosteus RH [%]

RH - Sisäilma

RH - Laatta +10 cm RH - Laatta +5 cm huonetila oli vielä talvella 2002

y

erittäin alhainen, keskimäärin Rh = 25 %.

erittäin teho

tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka

Kuva 5.36 Omakotitalo Järvenpään laatan suhteellisen kosteuden muutokset mittausjaksolla 1.1.2002 – 20.10.2002.

Keväällä laatan lämmitystehon ja lämpötilan laskiessa laatan yläpinnan kosteuspitoisuus nousi kuitenkin noin 1 kuukaudessa keksimäärin Rh = 70 %. Samaan aikaan huonetilan suhteellinen kosteus nousi lähelle Rh = 55 %. Massiivisen laatan (hl = 190 mm) alapinnassa hieman eristekerroksen yläpuolella laatan suhteellinen kosteus pysyi kuitenkin tasolla Rh = 95 % ilman mainittavampia vaihteluita kosteustasossa.

Rivitalo Pappilan alapohjaleikkausta tarkasteltiin lämpökeskuksen mittauspisteessä.

inen kosteus alkoi pudota. Laatta on siis inakin mittaustasollaan saavuttanut tasapainokosteuden ja noudattaa eristeen alapinnan Keskuksen sisäilman lämpötila pysyy ympäri vuoden erittäin lämpimänä (Ts ≈ 30°C) ja myös laatasta mitatut lämpötilat ovat verrattain korkeita. Sisäilman suhteellinen kosteus vaihteli mittausjakson aikana välillä Rh = 20 – 40 %, kuvat 5.37 ja 5.38.

Eristeen alapinnasta mitattu suhteellinen kosteus oli koko mittausjakson ajan Rh > 95%.

Sen sijaan pinnoittamattoman laatan kosteuspitoisuus alkoi syksyn 2002 aikana laskea samaan aikaan kun sisäilmasta mitattu suhteell

a

ja sisäilman välistä tasapainokäyrää.

20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0

Kuva 5.37 Rivitalo Pappilan lämpökeskuksen lattian lämpötilat seurantajaksolla 6.2. – 20.10.2002.

0,0 5,0 10,0 15,0

Kuukausi 2002

Läm Sisälämpötila

Laatta

Eristeen alapinta

tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras

pöt il a T [

o

C]

Toimistorakennus Hervannan laattaan asennetut mittausanturit olivat laatan keskiosassa ä 2. Kuvien 5.26 ja 5.28 mukaisesti laa

mittauspisteess tta on jo mittausjakson alkaessa

saavuttanut tasapainokosteuden. Sisäilman kosteuspitoisuuden muutokset näkyvät selvästi myös laatan ja eristeen alaosan mittauspisteissä. Kosteusjakauma noudattaa tasaista laatan ja eristekerroksen vesihöyrynläpäisevyyksien suhteessa muuttuvaa käyrää, joiden raja-arvoina ovat sisäilman noin Rh = 40 % ja eristeen alapinnan tasolta mitattu Rh > 90 %.

100,0 110,0

Eristeen alapinta Laatta

Sisäil

60,0 70,0 80,0 90,0

Kuva 5.38 Rivitalo Pappilan lämpökeskuksen lattian suhteelliset kosteudet seurantajaksolla 6.2. – 20.10.2002.

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0

Kuukausi 2002

S uht eel lin en

tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras

ma

kost eus R h [ % ]

50,0

6 ALAPOHJARAKENTEIDEN KOSTEUS- JA HOMEVAURIOT

In document MAANVASTAISTEN ALAPOHJARAKENTEIDEN KOSTEUSTEKNINEN TOIMIVUUS (sivua 81-91)