Kasvikuitupohjaisten lämmöneristemateriaalien kosteustekninen toiminta

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli perehtyä rakenteiden sekä tiettyjen kasvikuitueristemateriaalien lämpö- ja kosteustekniseen toimintaan ja koota aiheesta kirjallisuusselvitys tukemaan opinnäytetyön toisena osana toimivaa laskentaa. Kasvikuitueristeiden toiminnan perustana on materiaalien suuri hygroskooppisuus, minkä avulla rakenne tasaa kosteutta huokosrakenteeseensa ja mukautuu näin ollen vallitseviin ilmaston kosteusrasituksiin. Käytännössä useimmat kasvikuitueristetyt rakenteet on todettu toimiviksi tavanomaisissa kosteusolosuhteissa, kun rakenteista on tehty kosteusmittauksia sekä rakenneavauksia. Laskennallisella tarkastelulla on toisaalta havaittu kosteuden aiheuttamia riskejä, kuten kohtalaisen korkeaa homehtumisriskiä rakenteen ulkokerroksissa. Näin ollen laskentatulokset ovat osittain ristiriitaisia käytännön kokemuksiin sekä kokeellisesti mitattuihin arvoihin verrattaessa.

Kirjallisuusselvityksen lisäksi opinnäytetyössä perehdyttiin WUFI Pro 1D -simulointiohjelmalla tuotettuihin laskelmiin kahdesta eri kasvikuitueristeisestä ulkoseinärakenteesta sekä vertailurakenteista. Rakenteiden reunaehtoina simulointilaskennassa käytettiin olemassa olevista rakenteista tuotettuja 7 ja 12 kuukauden mittausdatoja rakenteiden lämpötiloista sekä suhteellisista kosteuksista. Mitatun ilmastotiedon avulla rakenteista selvitettiin mitattujen ja laskennalla tuotettujen arvojen lämpö- ja kosteusteknisiä eroavaisuuksia sekä tutkittiin rakenteiden mahdollista homehtumisriskiä suomalaisen homemallin avulla.

Olki- sekä puukuitueristeisen rakenteen toiminta perustuu tarkkaan kosteuden hallintaan rakentamisen aikana ja sen jälkeen. Laskennan mukaan olki- sekä puukuitueristeisen seinän homehtumisriski on olemassa, mitä korkeammat rakenteiden alkuolosuhteiden suhteelliset kosteudet ovat. Tutkittaessa laskennallisesti rakenteiden toimivuutta on kuitenkin huomioitava laskennan ja mittauksen tuomat rajoitteet sekä virhetekijät, jotka vaikuttavat vertailtaviin tuloksiin. Laskennallisen tarkastelun perusteella voidaan varmistua rakenteen kosteusteknisestä toimivuudesta vain, jos rakenteessa käytettyjen materiaalien ominaisuudet ovat riittävän hyvin tiedossa. Laskelmia tuleekin pitää lähinnä suuntaan antavina, joiden avulla pystytään arvioimaan rakenteiden kosteusteknisen toiminnan riskitekijöitä. Laskennalla tulisi varmistaa rakenteiden kosteustekninen toimivuus, etenkin kun rakenne eroaa yleisistä ohjeistuksista, tai kun rakenteen toimivuudesta ei ole käytännön kokemuksia.

The purpose of the research was to study and gather existing information about the moisture physical behavior of structures, and investigate moisture condensation and mold growth of two organic thermal insulation structures. The purpose was to find the differences between the measured values and the results of the calculation for the heat and moisture behavior of the structures. The study was commissioned by Vahanen Rakennusfysiikka Oy.

In this research, the simulation of heat and moisture transference for the two different structures were made by using WUFI Pro 1 -dimensional transient heat and moisture modeling program and mold growth with Finnish mold index program. The moisture physical behaviors of selected structures were analyzed numerically under the climate conditions of Finland and using typical interior conditions of living spaces. The starting point of the calculation was to find the differences between the measurements result by using a variety of material properties and by changing the initial conditions of the structures.

The results of this research show, that structures which thermal insulations has used plant-fibre based materials are sensitive to biological damage by moisture. The use of porous thermal insulation materials is based on moisture equilibrium of the structure. Excess moisture in a structure causes condensation to structural layers, like the inside surface of the air barrier or wind protection if the moisture cannot evaporate out of the structure simultaneously. In order that the moisture content of the porous structure stays in balance, the structure’s water vapor resistance should decrease from the inside out. Calculations can only be used as direction of moisture behavior because of calculation error factors. Computational insurance should be done for the structures that differ from the general instructions and for the structures which have no practical experience.