Seminar og generalforsamling i Andelsselskabet Intelligent

Indvendig efterisolering i fugtige kældre
-kalciumsilikatisolering og dets materialeegenskaber
Hovedrapport
Stine Kirkeskov Jensen
Diplom afgangsprojekt
Institut for Byggeri og Anlæg
2012
DTU Byg
juni 2012
Indvendig efterisolering i fugtige kældre
- kalciumsilikat og dets materialeegenskaber
Udarbejdet af
Stine Kirkeskov Jensen
s062192
ved DTU-Byg
Vejledere
Kurt Kielsgaard Hansen, lektor DTU-Byg
Carsten Rode, professor DTU-Byg
Ekstern vejleder
Niels Peter Kloch, Civil-ingeniør (MicroTherm ApS)
Afleveringsdato
24. juni 2012
Projektet består af en hovedrapport og en bilagsrapport..
Underskrift
Stine Kirkeskov Jensen
2
Forord
Denne rapport er udarbejdet i forbindelse med det afsluttende eksamensprojekt for
diplomingeniører på uddannelsen Bygningsdesign ved Instituttet for Byggeri og Anlæg (DTU Byg)
ved Danmarks Tekniske Universitet. Projektet er udført over forårssemestret 2012, i perioden 1.
februar til 24. juni 2012 og er vurderet til 20 ECTS point.
Projektet omhandler en undersøgelse af byggematerialet kalciumsilikat og materialets fugttekniske
egenskaber. Projektet består af en grundlæggende laboratorieundersøgelse af materialet, der er med
til at skabe en reference til det praktiske brug af materialet og en simulering af samme forsøg, hvor
det er muligt at analysere materialets fugttekniske egenskaber.
Gennem projektperioden er der arbejdet med både praktiske gøremål mht. opsætning og klargøring
af forsøgsopstilling, samt digital overvågning af forsøget, hvor data løbende er blevet udtrukket og
bearbejdet. Dette har været de mest tidskrævende elementer i hele projektet. Desuden er der
undervejs opstået praktiske forhindringer, der har udsat opsætning af forsøgsopstillingen for det
primære forsøg, og projektet fik på baggrund af disse forhindringer udsat afrapporteringens
afleveringsfrist.
I forbindelse med udarbejdelsen af projektet vil jeg gerne takke mine vejledere som har meget
behjælpelige og givet god vejledning under hele processen. En særlig tak til hovedvejleder Kurt
Kielsgaard Hansen, lektor ved DTU Byg, som har hjulpet med alle praktiske gøremål for at få
forsøg og dertilhørende materiel og apparaturer til at fungere optimalt. Desuden takkes for god
vejledning om de forskellige aspekter i den teoretiske baggrund for forsøgene, samt det utrolige
engagement han har lagt i projektet. Ligeledes en særlig tak til Carsten Rode, professor og
sektionsleder ved DTU Byg, der gennem projektet har udvist stor interesse for forsøgene og givet
god vejledning til udarbejdelsen af resultater, samt i fugtteorien der understøtter forsøgene.
En speciel tak til Niels Peter Kloch, Civilingeniør og projektleder i Bygge- og Miljøteknik A/S, der
har leveret information og materiale omkring det undersøgte bygningsmateriale kalciumsilikat.
Endvidere har Niels Peter Kloch været behjælpelig ved at udlåne måleapparaturer i forbindelse med
det primære forsøg og givet vejledning i opsætning af disse, samt udtrækning og bearbejdning af
data.
3
Yderligere tak til
Tommy Bunch-Nielsen, civilingeniør og teknisk direktør i Bygge- og Miljøteknik A/S, for at
rådgive om emnevalg og diverse erfaringer på området.
Håndværkere ved DTU Byg, Klaus Myndal og Keld Plougmann; Maskinarbejder Robert Svan; Og
elektroniktekniker Christian Peter Rasmussen, der alle har været behjælpelige med de indledende,
praktiske gøremål til forsøg.
4
Sammenfatning
Ved indvendig efterisolering af fugtige kældre, skabes der grundlag for en mulig fugtakkumulering
i isoleringsmaterialet, idet fugt fra både indeklimaet og den eksisterende ydervæg kan trænge ind i
konstruktionen. Materialet der benyttes til efterisolering skal derfor kunne transportere fugten
mellem indeklima og ydervæg, uden det opfugtes til et kritisk niveau, hvor dets isolerende
egenskaber ikke kan opretholdes og det eventuelt er med til at skabe et mere usundt indeklima, pga.
opstående skimmel og svampeskader i konstruktionen. Det er derfor vigtigt at tage hensyn til
byggematerialernes fugttekniske egenskaber og vide hvordan fugttransporten i materialet fungerer.
I dette projekt ses der nærmere på isoleringsmaterialet kalciumsilikat, idet der har været skabt debat
om materialets funktion, når det benyttes som indvendig efterisolering. Kalciumsilikatens funktion
er blevet undersøgt med henblik på at eftervise, at en udadgående fugttransport ved kapillarsugning
kan modsvare den indadgående fugttransport ved diffusion, så der opstår en acceptabel ligevægt i
materialet under stationære forhold.
Der er udført laboratorieforsøg, hvor prøver af kalciumsilikat blev opsat på en kold flade i et
klimarum med stationære forhold. Her blev fugttransporten i kalciumsilikatmaterialet undersøgt ved
at måle ændringen i temperatur og relativ fugtighed gennem tykkelsen af materialet, samt bestemme
fugtfordelingen i materialet.
Samme opbygning blev udført i en simulering, der i mere detaljeret grad beskrev fugttransporten i
materialet, og som underbyggede resultaterne fra forsøget.
Analysen af simuleringen har vist, at damptryksgradienten mellem materiale og indeklima
forsvinder og at vanddampdiffusionen mellem materiale og indeklima ophører, hvilket medfører at
der indstilles en ligevægt i materialet. Og resultaterne fra laboratorieforsøget har ligeledes vist, at
samme ligevægt virkelig var ved at indfinde sig i materialet i slutningen af forsøget.
Sammenfattende kan man sige, at såvel simulering som forsøg viser at Kalciumsilikat opsat på en
kold flade i et klimarum med stationære forhold, besidder de fugttekniske egenskaber der kan være
med til at minimere de skimmel- og svampeskader, der kan opstå ved efterisolering i fugtige
kældre.
5
Indhold
I Kapitel 1beskrives formålet med projektet, samt en beskrivelse af materialet der udføres forsøg
med, samt baggrunden for forsøget.
I Kapitel 2 beskrives hypotesen for udfaldet af forsøgs- og simuleringsresultater, samt
baggrundsteorien benyttet til analyse af resultaterne.
I Kapitel 3 beskrives to mindre laboratorieundersøgelser af kalciumsilikatmaterialet. En
bestemmelse af tørdensiteten og isoleringseffekten (varmeledningsevnen λ) ved forskellige
fugtindhold.
I Kapitel 4 udføres projektets grundlæggende laboratorieforsøg – Klimarumsforsøg med
kalciumsilikat. Her findes en grundig gennemgang af måle- og vejeresultater fra forsøget.
I Kapitel 5 gennemgås simuleringen af klimarumsforsøget, hvor der ses nærmere på fugttransporten
gennem materialet.
I Kapitel 6 diskuteres sammenhængen mellem resultaterne fundet i klimarumsforsøget og
simuleringen.
I Kapitel 7 findes konklusion på hele projektet indeholdende forsøg og simulering.
6
Indholdsfortegnelse
Forord ................................................................................................................................................................ 3
Sammenfatning .................................................................................................................................................. 5
Indhold............................................................................................................................................................... 6
1. Indledning ...................................................................................................................................................... 9
Fugtige kældre, isolering og indeklima ......................................................................................................... 9
Kalciumsilikat.............................................................................................................................................. 10
Formål ......................................................................................................................................................... 11
2. Teori ............................................................................................................................................................ 12
2.1 Hypotese ................................................................................................................................................ 12
2.2 Baggrundsteori ...................................................................................................................................... 14
3. Materialeegenskaber .................................................................................................................................... 20
3.1 Måling af tørdensitet.............................................................................................................................. 20
3.2 Måling af varmeledningsevne ............................................................................................................... 21
3.2.1 Sammenfatning ............................................................................................................................... 21
3.2.2 Indledning ....................................................................................................................................... 21
3.2.3 Materiale og apparatur .................................................................................................................... 22
3.2.4 Teori for varmeledning ................................................................................................................... 23
3.2.5 Forsøgsgang .................................................................................................................................... 24
3.2.6 Resultater ........................................................................................................................................ 26
3.2.7 Diskussion ...................................................................................................................................... 26
3.2.8 Konklusion ..................................................................................................................................... 30
4. Klimarumsforsøg med kalciumsilikat ......................................................................................................... 31
4.1 Sammenfatning ...................................................................................................................................... 31
4.2 Indledning .............................................................................................................................................. 32
4.3 Forsøgsopstilling ................................................................................................................................... 33
4.3.1 Indeklimaet ..................................................................................................................................... 33
4.3.2 Den kolde væg ................................................................................................................................ 34
4.3.3 Prøveemner ..................................................................................................................................... 35
4.3.4 Fugtsensorer ................................................................................................................................... 40
4.4 Forsøgsgang ........................................................................................................................................... 43
4.5 Resultater ............................................................................................................................................... 45
7
4.5.1 Måleprøver ..................................................................................................................................... 45
4.5.2 Vejeprøver ...................................................................................................................................... 47
4.6 Diskussion ............................................................................................................................................. 51
4.6.1 Måleprøver ..................................................................................................................................... 51
4.6.2 Vejeprøver ...................................................................................................................................... 55
4.7 Konklusion ............................................................................................................................................ 56
5 Simulering af fugttransport i kalciumsilikat ................................................................................................. 57
5.1 Sammenfatning ...................................................................................................................................... 57
5.2 Indledning .............................................................................................................................................. 58
5.3 Simuleringsprogrammet Delphin .......................................................................................................... 59
5.4 Simulering af kalciumsilikat.................................................................................................................. 60
5.4.1 Geometri og materialeparametre .................................................................................................... 60
5.4.2 Randbetingelser .............................................................................................................................. 61
5.4.3 Begyndelsesbetingelser .................................................................................................................. 62
5.4.4 Simulering og output ...................................................................................................................... 63
5.5 Resultater ............................................................................................................................................... 63
5.6 Diskussion ............................................................................................................................................. 68
5.7 Konklusion ............................................................................................................................................ 71
6. Diskussion ................................................................................................................................................... 72
7. Konklusion .................................................................................................................................................. 77
8. Litteraturliste ............................................................................................................................................... 78
8
1. Indledning
Fugtige kældre, isolering og indeklima
Der er i de seneste år i Danmark forekommet væsentlige skærpelser af energikravene bl.a. for
boliger, hvor det nu er blevet lovpligtigt at få udført en energimærkning, der skal være
medhjælpende til at skabe et øget fokus på energirenoveringer af boliger, og dermed mindske
energiforbruget og CO2 udslippet på landsplan. For at mindske energiforbruget i eksisterende
boliger er det derfor essentielt, at efterisolere klimaskærmen så varmetabet mindskes. Udover
ydervægge, tag og terrændæk, er det samtidig vigtigt at efterisolere kælderydervæggene, som også
kan have stort varmetab til omgivelserne.
Der findes mange forskellige måder, hvorpå en kælder kan efterisoleres. Generelt anbefales det at
efterisolere kældre med udvendig isolering, men dette kræver et omfattende renoveringsarbejde,
som samtidig er meget bekosteligt. Derfor ses det ofte at efterisolering sker på den indvendige side
af kældervæggene.
Det ses ofte, at kældre af ældre dato har store fugtproblemer, både ved indtrængende fugt gennem
de eksisterende ydervægge, men også pga. ringe udluftning, se Figur 1.1. Derved er der stor
sandsynlighed for, at en indvendig efterisolering kan blive problematisk med tiden, idet den
oprindelige kælderydervægs temperatur reduceres ved indvendig efterisolering og fugtigheden i
væggen vil stige når denne bliver koldere. Desuden kan en høj relativ fugtighed i indeklimaet
opfugte isoleringsmaterialet indefra og fugten vil dernæst kondensere ved kontakt med den kolde
eksisterende ydervæg. Dette kan give anledning til store fugt-, skimmel og svampeproblemer på og
i kældervæggene, hvor konsekvensen er et usundt indeklima der i sidste ende kan medføre sygdom.
Endvidere kan fugtindholdet i væggene skabe råd omkring organiske materialer, der som yderste
konsekvens kan medføre svigt i konstruktionen.
Figur 1.1 Fugtproblemer i kældre. Fugtpåvirkninger på kælderens ydervægge og gulv, samt intern
fugtpåvirkning forårsaget af aktivitet. /SBi (2009)/(med modifikationer)
9
I praksis udføres en indvendig efterisolering af ydervægge over terræn med en forsatsvæg bestående
af en rammeopbygning af træ eller aluminiums profiler med fyld af mineraluld, indbygget
dampspærre og indvendig overflade af gips. For kældre er det vigtigt at en eventuel indtrængende
fugt fra den omgivende jord kan fordampe på den indvendige side af kælderydervæggen og derefter
bortventileres ved udluftning. En indvendig efterisolering med indbygget dampspærre vil i dette
tilfælde blokere for fugtudligning i konstruktionen og ligeledes forhindre en indadgående udtørring
af fugt fra ydervæggen, hvorefter fugten vil ophobes i væggen.
Det er derfor vigtigt at have mulighed for at efterisolere kældervæggene på indvendig side, uden der
skabes fugtproblemer ved kondensation. Her vil et stærkt kapillarsugende materiale, som holdes
diffusionsåbent på begge sider, kunne transportere den kondenserede fugt fra den kolde ydervæg
tilbage mod den indvendige overflade, hvor fugten kan fordampe. Grundet den høje relative
fugtighed der kan forekomme i kældre, skal det isoleringsmateriale der anvendes kunne opretholde
et højt fugtniveau og stadig fungere optimalt i disse omgivelser. Endvidere er det vigtigt at
isoleringen ikke er et organisk materiale, da fugtpåvirkninger vil skabe risiko for skimmelvækst og
råd.
Kalciumsilikat
Der er undertiden skabt større debat om, hvorvidt byggematerialet kalciumsilikat kan leve op til
forventningerne omkring kapillartransport af kondensvand. Kalciumsilikat kendes for at være et
stærkt hygroskopisk materiale med gode kapillarsugende egenskaber, hvilket giver gode muligheder
for fugttransport gennem materialet. Produktet består af et blandet poresystem af både små og store
porer, der gør det mulig for materialet at transportere vand i både damp- og væskeform.
Kalciumsilikat har desuden en meget høj porøsitet og kan således indeholde en stor mængde vand.
Endvidere har kalciumsilikat en meget lav varmeledningsevne, hvilket gør materialet brugbart til
efterisolering. Materialet er oprindeligt produceret til at være brandhæmmende isolering af
konstruktioner med høj varmeafgivelse, idet materialet er et ikke brandbart materiale (i brandklasse
A1) og er uorganisk. Materialets basiske egenskaber medfører endvidere at materialet er sikret mod
skimmelsvampevækst.
I udlandet har kalciumsilikat gennem en længere årrække været anvendt til indvendig efterisolering,
bl.a. i Tyskland, Østrig og Schweiz. Denne anvendelse har i de senere år ligeledes bredt sig til
Danmark, hvor kalciumsilikaten er ved at gøre sig synligt på markedet for isoleringsmaterialer.
Kalciumsilikatmaterialet som undersøges i dette projekt, er rekvireret fra MicroTherm ApS, en
virksomhed som står for salget af materialet med baggrund i anvendelse som
efterisoleringsmateriale i fugtige omgivelser.
10
Formål
Formålet med projektet er, at udføre et forsøg med kalciumsilikatmaterialet, hvor opbygningen af
forsøget skal efterligne en reel situation med henblik på at vise materialets egenskaber som
efterisoleringsmateriale. Endvidere udføres en simulering af samme forsøg, der ved sammenligning
med resultaterne fra forsøget, skal vise tendensen af fugttransporten.
Forsøget opbygges som en kold kælderydervæg i en opfugtet, opvarmet kælder, ved at opsætte et
køleskab med påsat aluminiumsplade i et klimarum (ca. 7 °C), hvor klimaet er konstant(18,5 °C og
66 % RF). Materialeprøver af forskellig størrelse opsættes på den kolde aluminiumsplade med
forskellige initiale konditioneringer, for at undersøge flere muligt forekomne scenarier på samme
tid. Under forsøget måles temperaturen og den relative fugtighed ved indbyggede fugtsensorer i
materialet og opfugtningen af materialet bestemmes ved vejning og opskæring af materialet.
Resultaterne af målingerne analyseres med henblik på at eftervise hypotesen der antager, at den
udadgående fugttransport ved kapillarsugning kan modsvare den indadgående fugttransport ved
diffusion, så der opstår en acceptabel ligevægt i materialet under stationære forhold.
Simuleringen af samme forsøg er med til at skabe en mere detaljeret forståelse for fugttransporten,
hvorfra det kan beskrives, hvordan fugten distribueres i materialet og om der dannes
fugtophobninger pga. kondensation af fugt i materialet mod den kolde ydervæg, samt om der opstår
den formodede ligevægt.
11
2. Teori
2.1 Hypotese
Den høje porøsitet, som består af både store og små porer, bevirker at materialet har en stor indre
overflade, hvor der kan bindes meget vand fra luften. Ved vanddampdiffusion vil materialet optage
vanddamp fra indeklimaet og det antages, at den relative fugtighed vil stige mod den lavere
temperatur. Her vil vandindholdet samtidig være størst pga. kondensation. Kondensationen ved den
kolde flade skaber en fugtakkumulation, hvor porerne vandmættes, og fugten kan derefter ved
kapillarsugning transporteres ud i den del af materialet, der kun indeholder vanddamp.
Hypotesen bygger på, at en forskel i temperatur og relativ fugtighed gennem materialet vil medføre
en damptryksgradient, som vil være drivende potentiale for vanddampdiffusion. Et tørt, afkølet
materiale vil have et lavt damptryk og dermed optage vanddamp fra indeklimaet, hvor damptrykket
er højt pga. den høje temperatur. Damptrykket falder med den faldende temperatur gennem
materialet og vil være lavest inde ved den kolde flade.
Det er kendt at materialet har gode isolerende egenskaber, så dermed vil forventes at temperaturen i
materialet et stykke fra indeklimaet, være væsentlig højere end ved den kolde flade. Dette medfører
at mætnings-damptrykket vil være mindre end i indeklimaet, men pga. den større relativ fugtighed i
materialet, vil det aktuelle vanddamppartialtryk udlignes mellem materialet og indeklimaet.
Efter damptrykket mellem materiale og indeklima er udlignet, og der ikke er nogen
damptryksgradient, vil der ikke længere forekomme vanddampdiffusion mellem materiale og
indeklima. Materialet er hermed kommet i ligevægt med omgivelserne under stationære forhold.
Figur 2.1 viser hypotesens grundlag omkring den formodede ligevægt i materialet.
12
Damptryk
Damptransport
1400 Pa
ingen transport
19 °C
1000 Pa
Kapillartransport
Indeklima
Kold væg
Temperatur
7 °C
RF
65% RF
Vandindhold
Kalciumsilikatprøve
50 mm
Figur 2.1 Skitse af hypotese. Der forventes ligevægt i materialet pga. konstant damptryk mellem
indeklima og punkt i materiale og der sker derfor kun intern fugttransport.
I realiteten vil der ikke opretholdes stationære forhold ret længe ad gangen og materialet vil forsøge
at opnå en ny ligevægt med omgivelserne hele tiden. Hvis der opsættes et tørt materiale i en fugtig
kælder, vil materialet prøve et opnå ligevægt ved at optage en del af fugten. Da forholdene ikke er
stationære, vil det resterende fugtindhold i kælderen blive mindre og dermed vil materialet fungere
som en fugt-buffer for indeklimaet. Fugten afgives igen til indeklimaet når fugtindholdet her bliver
lavere.
13
2.2 Baggrundsteori
Ved udarbejdelse af resultater fra forsøg og simulering, samt analyse af disse, benyttes formler for
materialets fugtparametre, samt for fugt- og varmetransport.
Luftens RF og damptryk
Mætningsdamptrykket, ps [Pa], er det partialtryk som er sammenhængende med det maksimale
vanddampindhold luften kan indeholde ved en bestemt temperatur. Dette sker ved vandmættet luft,
hvor den relative fugtighed er på 100 %. Mætningsdamptrykket kan findes ved opslag i
damptrykstabeller for mættet vanddamp eller findes ved nedenstående ligning
23,5771
4042,9
235,57
2.1
Her er temperaturen, T, angivet i [°C]. /Icopal Håndbog 9 (2003)/
Ved lavere relative fugtigheder findes vanddamppartialtrykket, p, at være mindre end
mætningsdamptrykket, ps, ved samme temperatur. Den relative fugtighed angiver da forholdet
mellem det aktuelle vanddamppartialtryk og mætningsdamptrykket
· 100%
%
2.2
Tør luft angives som 0 % RF og vandmættet luft angives med 100 % RF. /Gottfredsen og Nielsen
(2003)/
Luftens vandindhold og damptryk kan også findes vha. vanddampdiagrammet og
damptryksdiagrammet, vist i Figur 2.2. Her kan vandindholdet og damptrykket bestemmes for et
stationært klima med f.eks. 65 % RF og 18,5 °C (som det forefindes i klimarumsforsøget).
P2
P1
P3
Figur 2.2 Vanddampdiagram (venstre) og damptryksdiagram (højre). /SBi (2009)/
14
Ved aflæsning findes et vandindhold på 11 g/m3 og et vanddamppartialtryk ca. 1400 Pa.
Diagrammerne kan endvidere benyttes til at bestemme dugpunktstemperaturen, som forekommer
ved kondensering. Hvis der tages udgangspunkt i vanddampdiagrammet ovenfor med et
begyndelses punkt P1 ved 18,5 °C, en RF på 66 % og et vandindhold på 11 g, så vil dette punkt
rykkes direkte mod venstre ved afkøling af luften. Undervejs holdes vandindholdet i luften
konstant, men temperatur og RF ændres. Når punktet P2 når til mætningskurven (100 % RF), ved
en temperatur på ca. 12 °C, vil luften ikke kunne indeholde mere vanddamp, og hvis temperaturen
falder til 7 °C vil punktet herefter følge mætningskurven P3. Dugpunktet forekommer ved punktet
P2, hvor kondens eller dug vil udskilles fra luften.
Vanddampdiffusion
Transporten af vand i dampform sker ved diffusion, hvor der er vanddamppartialtrykket der er det
drivende potentiale. Uden vanddampgradient vil der ikke ske vanddampdiffusion. Damptransporten
vil bevæge sig i trykfaldets retning og fugtmængden der transporteres pr. tidsenhed er bestemt ved
·
∆
⁄
2.3
Hvor fugtmængden afhænger af trykforskellen, Δp [Pa], tykkelsen af det forcerede materiale d [m]
og vanddamppermeabilitetskoefficienten, δ [kg/(Pa·m·s)]. /Gottfredsen og Nielsen (2003)/
For finporøse materialer varierer vanddamppermeabiliteten med den relative fugtighed, da
fugttransporten både kan ske ved diffusion og kapillarsugning. Vanddamppermeabiliteten ses at
være højest for porøse byggematerialer.
Materialets fugtparametre
Det fysisk bundne vandindhold i materialet kan beskrives på flere måder, alt afhængig af om der ses
på massen af materialet eller volumenet.
Vand-tørstofforholdet, der angives i vægt-%, beskriver vandindholdet i forhold til materialets tørre
masse m0.
· 100%
· 100%
æ
%
2.4
En prøve vejes i opfugtet tilstand (m1) og lægges i varmeovn ved 105 °C, indtil massen er konstant,
hvorefter prøven igen vejes (m0). Hvis massen af den tørre prøve trækkes fra massen af den
15
opfugtede prøve, findes massen af vandindholdet (mw). Massen er angivet i kg. /Gottfredsen og
Nielsen (2003)/
Vandindhold i volumenprocent, der angives i vol.-%, beskriver vandindholdet i forhold til prøvens
volumen. Da volumen afhænger af massen og densiteten, kan denne parameter stadig bestemmes
uden kendskab til den egentlige størrelse af prøven.
.
· 100%
· 100%
. %
2.5
Her er ρw vandets densitet og ρd er materialets tilsyneladende tørdensitet (bestemt i
laboratorieforsøg). /Gottfredsen og Nielsen (2003)/
Sammenhængen mellem vand-tørstofforholdet og vandeindholdet i volumenprocent, kan derefter
bestemmes ved
.
·
. %
2.6
Eller
·
.
æ
%
2.7
/Gottfredsen og Nielsen (2003)/
Vandindholdet i materialet kan ligeledes angives som vandets masse i forhold til materialets
volumen, udtrykt ved vandindholdet pr. m3
·
⁄
2.8
Her indgår vand-tørstofforholdet som rent tal. /Gottfredsen og Nielsen (2003)/
Sorptionsisoterm
Ved optagelse af fugt i porøse byggematerialer, bindes fugten fra den omgivende luft i materialets
poresystem og materialet kan betegnes som hygroskopisk. Når vanddampens tryk i poresystemet er
ens med partialtrykket i den omgivende luft har materialet, ved en fastholdt temperatur, opnået
fugtligevægt med luften. Et materiales sorptionsisoterm beskriver sammenhængen mellem luftens
16
relative fugtighed og vandindholdet ved ligevægt. Sorptionsisotermen består både af en
absorptionsisoterm og en desorptionsisoterm, der beskriver hhv. opfugtning og vandafgivelse.
Vandindholdet som vises på ordinataksen kan beskrives både ved vand-tørstofforholdet eller i
volumenprocent. På Figur 2.3 ses et typisk forløb af en sorptionskurve.
Desorption
Absorption
Figur 2.3 Typisk forløb af en sorptionsisoterm. Vandindholdet optages og afgives både i det
hygroskopiske og i det overhygroskopiske område. /Gottfredsen og Nielsen (2003)/
Et tørt hygroskopisk materiale vil optage vanddamp fra den fugtige omgivende luft, og
fugtbindingen i materialet vil ske i flere stadier. Først vil fugten bindes i flere lag på materialets
poresider, hvorefter der vil ske kapillarkondensation i porerne. For relative fugtigheder over 98 %
vil porerne fyldes med vand ved kapillarkondensation, hvorefter vandet transporteres i materialet
ved kapillarsugning.
Et materiales sorptionsisoterm udarbejdes ved laboratorieforsøg.
Kapillarkondensation
Ved stigende relativ fugtighed øges de adsorberede molekylelag på porevæggene og bliver
undervejs sammenfaldende mellem de to modstående vandlag som danner en menisk, hvor poren er
snævrest. De dannede menisker tiltrækker nye vandlag, idet der skabes undertryk bagved den
konkave væskeoverflade. Hvis den relative fugtighed og damptrykket over en menisk er større en
mætningsdamptrykket vil der ske yderligere kondensation på meniskens væskeoverflade.
Vandmængden bliver dermed større i porerne og den tilsvarende mængde luft bliver også mindre.
Figur 2.4 viser et poresystem, hvor der ved kapillarkondensation dannes menisker i de snævre dele
af poren.
17
Figur 2.4 Ved kapillarkondensation dannes menisker i de snævre dele af poren. /SBi (2009)/
Kapillarsugning
Kapillarsugning er begrebet for transporten af vand i væskefasen, hvor vandtrykket er det drivende
potentiale. Vandtrykket som dannes under meniskens overflade, også kendt som suctionstrykket,
psuc [Pa], er et hydrostatisk tryk som kan bestemmes ved
2·
· cos
2.9
Her indgår væskens overfladespænding, σ [N/m], kontaktvinklen mellem væsken og materialet,
samt meniskens radius, rK [m], også kaldet Kelvinradius. /Gottfredsen og Nielsen (2003)/
Figur 2.5 viser damptrykkene på hver side af menisken, samt overfladespændingen σ,
kontaktvinklen mellem væske og materiale θ og radius af menisken rK.
Figur 2.5 Menisk i porerør. /Gottfredsen og Nielsen (2003)/
Sammenhængen mellem Kelvinradius, rK, og mætningsdamptrykket, p, over menisken, gives ved
Kelvins ligning
18
2· ·
· · ·
ln
2.10
Her indgår væskens molekylmasse, M [kg/mol], gaskonstanten, R = 8,3144 [J/K·mol], den absolutte
temperatur, T [K] og vandets densitet, ρv [kg/m3]. /Gottfredsen og Nielsen (2003)/
Ved at indsætte udtrykket (2.9) i ligning (2.10), kan der skabes en sammenhæng mellem den
relative fugtighed over menisken og det tilsvarende suctionstryk under menisken
·
·
·
2.11
Hermed kan vandindholdet afbildes på graf som funktion af suctionstrykket, og som ved omregning
til relativ fugtighed kan vise sorptionskurven. /Gottfredsen og Nielsen (2003)/
19
3. Materialeegenskaber
Kalciumsilikatmaterialet har mange vigtige materialeegenskaber når det kommer til betragtning af
varme- og stoftransport. De specifikke materialeegenskaber kan bestemmes ved
laboratorieundersøgelser, og derefter benyttes til bestemmelse og forklaring af materialets
virkemåde. I dette projekt er der udarbejdet to mindre forsøg til bestemmelse af tørdensitet og
varmeledningsevne, for det benyttede materiale i klimarumsforsøget, disse er gennemgået i de
følgende afsnit. De resterende, men ligeledes vigtige materialeegenskaber, er fundet i anden
litteratur, hvor laboratorieundersøgelser udført på et lignende kalciumsilikatmateriale. Der refereres
undervejs til disse gennem rapporten.
3.1 Måling af tørdensitet
Ved en mindre laboratorieundersøgelse er den tilsyneladende tørdensitet bestemt for
kalciumsilikatmaterialet, der benyttes i klimarumsforsøget. Resultatet bruges derefter til
beskrivelser af opfugtning i klimarumsforsøget og generelt til analysen af resultater.
Undersøgelsen udføres på et prøveemne af kalciumsilikat der har en initial ligevægt med et
indendørs klima svarende til omkring 30 % RF og 20 °C. Prøveemnet opmåles med skydelærer og
tørres i varmeovn ved 105 °C til vægtkonstans. Efter udtagning af varmeovn, afkøles prøveemnet i
en eksikator indeholdende silicagel, så prøveemnet ikke optager fugt fra omgivelserne. Prøveemnet
opmåles igen med skydelærer, for at bestemme eventuelt svind i materialet og vejes på
laboratorievægt. Resultaterne af undersøgelsen er vist i Tabel 3.1.
Bestemmelse af tørdensitet
Før ovn
Efter ovn
Svind
Målinger
Bredde [mm]
99,70
99,69
-0,01
Højde [mm]
99,81
99,84
0,03
49,79
49,81
0,02
495,46
495,76
-
-
115,721
-
-
233,42
-
Tykkelse [mm]
-6
3
Volumen ·10 [m ]
Vægt [g]
Resultater
Tørdensitet, ρd [kg/m3]
Tabel 3.1 Målinger og resultat for undersøgelsen af tilsyneladende tørdensitet for kalciumsilikaten.
Undersøgelsen giver en tilsyneladende tørdensitet på 233,42 kg/m3. Denne værdi afviger en smule
fra produktets angivne tørdensitet på 220 kg/m3, fundet af Teknologisk Institut i forbindelse med
bestemmelse af varmeledningstallet.
I de følgende afsnit benyttes den i projektet fundne tørdensitet til udregninger og analyser.
20
3.2 Måling af varmeledningsevne
3.2.1 Sammenfatning
Ved anvendelse af et Lambda-apparat bestemmes varmeledningsevnen for kalciumsilikat ved tre
forskellige fugtindhold. Materialeprøverne forkonditioneres i klimarum på hhv. 65 og 85 % relativ
fugtighed og i varmeskab på 105 °C. Forsøget udføres i henhold til /Munch og Hansen (2003)/.
Af producentens materialeparametre fremgår det, at kalciumsilikaten har en deklareret
varmeledningsevne på 0,067 W/(mK). Denne værdi antages for at være i laboratorietør tilstand.
Måleresultaterne viser, at der for kalciumsilikat ikke sker nogen væsentlig ændring i
varmeledningsevnen for de valgte/undersøgte konditioneringer. I forsøget var forskellen i
varmeledningsevnen mellem konditioneringen til 65 % og 85 % RF (ved hhv. 22 og 25 °C) var på
0,001 W/(mK), idet de to prøveemner havde en varmeledningsevne på hhv. 0,0727 W/(mK) og
0,0737 W/(mK). Det ovntørre prøveemne viste en varmeledningsevne på 0,0693 W/(mK), et
resultat tæt på producentens opgivne varmeledningsevne.
Resultaterne ovenfor viser, at prøveemnet opfugtet til 85 % RF har en varmeledningsevne der er
6,35 % højere end for det ovntørre prøveemne. Denne forskel er lille i forhold til ændringen i den
relative fugtighed, men samtidig forklarligt idet kalciumsilikaten er et meget porøst materiale,
hvilket gør at det kan indeholde en stor mængde fugt. Ved 85 % RF har prøveemnet et vandindhold
omkring 0,006 m3/m3, hvilket ikke ændrer varmeledningsevnen væsentligt.
Varmeledningstallet fundet for det ovntørre prøveemne anses for at være en god tilnærmelse af det
deklarerede varmeledningstal, idet afvigelsen kun er omkring 3 %.
3.2.2 Indledning
Når kalciumsilikat skal benyttes som indvendig efterisolering, er det vigtigt at materialet har en lav
varmeledningsevne også selvom materialet skulle optage fugt fra indeklimaet. Idet der ikke
opsættes en dampspærre ved denne form for indvendig efterisolering, vil materialet være i direkte
kontakt med indeklimaet og dermed udveksle fugt med indeklimaet.
Dette laboratorieforsøg, har til formål er at bestemme varmeledningsevnen for kalciumsilikat ved
forskellige fugtindhold. Derved undersøges det om fugten, der er ligger indenfor de fugtniveauer
der normalt kan findes indendørs, har indflydelse på materialets varmeledningsevne.
Der henvises til Bilag 3.1 for billeder af apparaturer, forsøgsopstilling og prøveemner.
21
3.2.3 Materiale og apparatur
Prøveemner
Der udføres forsøg med i alt tre prøveemner: et laboratorietørt prøveemne P0 (svarende til 0 %
vandindhold), et prøveemne konditioneret til 65 % relativ fugtighed P65 og et prøveemne
konditioneret til 85 % relativ fugtighed P85. Det ovntørre prøveemne er konditioneret i varmeskab
på 105 °C i 5 dage og de fugtige prøveemner er konditioneret i klimarum på 65 % og 85 % i hhv. 41
og 43 dage. Prøveemnerne er undervejs i konditioneringen blevet vejet, og det er dermed
kontrolleret at ligevægt med den fugtige luft har fundet sted.
Apparaturer
Før forsøgsstart anvendes en varmeovn på 105 °C til forkonditionering af et af prøveemnerne og der
anvendes to af DTU Byg Instituttets klimakamre med en relativ luftfugtighed på hhv. 65 % og 85 %
til konditionering af de resterende to prøver. Her anvendes også en vægt til at kontrollere
vægtforøgelsen af prøveemnerne.
Til selve forsøget benyttes et Lambda-apparat. Apparaturet består af flere sammenkoblede dele: en
varmeplade m. strømforsyning, en køleplade m. kølekar, en termosøjle af fem termoelementer af
kobber-konstantan, to ekstra termoelementer, et elektronisk termometer, et voltmeter og en skriver.
Billede 3.1 Prøveemne med dampspærretape på kanterne for at forhindre diffusion under forsøget
(venstre) og forsøgsopstillingen med alle apparaturer (højre).
22
3.2.4 Teori for varmeledning
Kalciumsilikat er et meget porøst materiale med en porøsitet omkring 0,90 m3/m3 (= 90 vol.-%).
Varmetransporten gennem et porøst materiale, som kalciumsilikat, vil ske ved både ledning,
konvektion og stråling. Det faste stof i materialet viderefører varmen ved ledning, mens der i
porerne vil ske en blanding af konvektion og stråling, som fører varmen fra den ene porervæg til
den anden. Porerne i materialet har stor betydning for varmeledningsevnen, som bliver mindre jo
større porøsitet materialet har, idet luft er en dårlig varmeleder. Til gengæld vil varmeledningsevnen
stige markant hvis materialets åbne porer fyldes med vand, idet vand er god til at lede varmen med
en varmeledningsevne på 0,6 W/(mK), ca. 15 gange så højt som mineraluld eller ca. 10 gange den
tørre kalciumsilikat. /Gottfredsen og Nielsen (2003)/
Ved bestemmelse af varmeledningsevnen benyttes et varmepladeapparat, som består af en varmeog en køleplade, der placeres på hver sin side af prøveemnet. Dermed skabes en temperaturdifferens
over materialet, som kan måles vha. en termosøjle. Her måles spændingen, u [mV], over
termosøjlen, som senere omregnes til temperaturdifferensen over prøveemnet. To ekstra
termoelementer benyttes til at bestemme referencetemperaturen, Tref [°C], på den kolde side af
prøveemnet. Selve spændingen over varmepladen, U [V], måles med et voltmeter og er
bestemmende for den afsatte effekt, P [W], i varmepladen. Varmepladeapparatet vises på Figur 3.1.
Forsøgsopstillingen samt formler til udregning af varmeledningsevnen findes i / Munch og Hansen
(2003) /.
Varmeledningsevnen, λ [W/(mK)], for materialet bestemmes ud fra formel (3.1):
·
⁄
·∆
3.1
hvor P [W] er den afsatte effekt i varmepladen, d [m] er tykkelsen af prøveemnet, Amidt [m2] er
størrelsen af målearealet på varmepladen og ΔT [K] er temperaturforskellen over prøveemnet.
Den afsatte effekt bestemmes som følgende:
3.2
hvor U [V] er spændingen målt over varmepladen og R = 24,8 [Ω] er modstanden i varmepladen.
Temperaturdifferensen over tykkelsen af prøveemnet bestemmes ud fra formel (3.3) og (3.4):
Δ
· 25,9
0,06 ·
2,7 · 10
·
1 · 10
·
3.3
hvor u [mV] er spændingen målt over termosøjlen og Tm [°C] bestemmes som
23
·
25,9
°
2
3.4
her er Tref [°C] referencetemperaturen på den kolde side af prøveemnet.
3.2.5 Forsøgsgang
Forsøgsopstilling
Indledningsvis opskæres tre prøveemner af kalciumsilikat, alle med målene: 300 x 300 x 50 cm. De
tre prøveemner konditioneres i hhv. klimakamre og varmeovn. Inden forsøget påbegyndes,
påklæbes der dampspærretape omkring prøveemnernes kanter, således at der ikke sker
fugtudveksling med omgivelserne under forsøget, da forsøgsopstillingen i sig selv ikke beskytter
prøveemnet mod interaktion med indeklimaet, se Billede 3.1. Da prøveemnet i sig selv er et
isoleringsmateriale, er det unødvendigt at placere en isoleringsramme om prøveemnet, idet det er
temperaturgradienten over tykkelsen, fra varme- og kølepladen, der vil have størst effekt på
prøveemnet, og ikke det omkringliggende klima.
Endvidere markeres et midterfelt på prøveemnet på 160 x 160 mm. Dette er en markering for
placeringen af termosøjlens fem elementer, samt termoelementerne, der ikke skal placeres i
randzonen. For at få det bedste resultat, placeres fire af termosøjleelementerne i hjørnerne af
midterfeltet og en i midten af feltet. Dette gøres på begge sider af prøveemnet, dvs. på både kold og
varm side. De to ekstra termoelementer, som viser temperaturen ved manuel aflæsning af et
elektronisk termometer af typen COW T301, placeres ligeledes i midterzonen gerne så tæt på
midten som muligt også på hver sin side af prøveemnet. Se Billede 3.2.
Billede 3.2 Placering af termoelementer.
Mellem varmeplade og prøveemne, med påsat termosøjle og termoelement, lægges et tyndt ark
skumplade som modvirker en eventuel luftspalte mellem varmeplade og prøveemne, som kan
dannes pga. tykkelsen af termoelementerne mellem de to faste flader. Dette gøres ligeledes på den
anden side af prøveemnet mod kølepladen. På Figur 3.1 vises opstillingen på skitseform.
24
Prøvelegeme
Køleplade
Isolerings
ramme
A
Guardring
Varmeplade
B
Guardplade
Plastisolering
Isoleret kasse
Figur 3.1 Forsøgsopstilling med varmepladeapparat. /Munch og Hansen (2003)/
Inden forsøget igangsættes, kalibreres skriveren efter estimeret udslag, således at værdien for
termosøjlen og spændingen i varmepladen holdes under 100 % under hele forsøget. Ligeledes
kalibreres varmeplade, guardring og guardplade via strømforsyningen til varmepladen. Se / Munch
og Hansen (2003) /.
Det er vigtigt at kølepladen ikke har for lav temperatur, således at der vil dannes kondens på
fladerne. Dette vil ødelægge forsøget idet der vil tilføres fugt til prøveemnet. Derfor sættes
temperaturen i kølekaret, som leder vand til kølepladen, over dugpunktstemperaturen.
Selve forsøget
Forsøget påbegyndes ved at tænde alle apparaturer og det tjekkes at der er udslag på skriveren.
Forsøget kører minimum et døgn for at være sikker på at stationær tilstand finder sted. Skriver og
voltmeter, samt spændingen over varmepladen, guardringen og guardpladen tjekkes jævnligt for at
se at der ikke sker fejl i forsøget.
Når værdien for termosøjlen er konstant over en længere periode, har forsøget opnået en stationær
tilstand og kan afsluttes. Her aflæses målinger endnu engang og det vil være disse målinger, der
benyttes i de efterfølgende beregninger af varmeledningsevnen.
Forsøget foretages i alt tre gange, én gang for hvert af de tre prøveemner.
25
3.2.6 Resultater
Målinger fra de tre forsøg, samt de udregnede værdier for effekten afsat i varmepladen P [W],
temperaturdifferensen over tykkelsen af prøveemnet ΔT [°C] og varmeledningsevnen λ [W/(mK)],
kan alle ses i Tabel 3.2.
P0
P65
P85
enhed
20,1
19,8
19,8
W/m2
Spænding (varmeplade), U
Temperatur, Tv
3,538
32,77
3,541
31,77
3,541
31,97
V
°C
Køleplade
Aflæst
Temperatur, Tk
17,77
17,67
17,57
°C
Skriver
Aflæst
Spænding termosøjle (5 mV = 100 %), u
58,0
2,90
70,8
3,54
54,0
2,70
70,0
3,50
27,0
2,70
70,5
3,53
%
mV
%
V
0,505
14,23
0,0693
0,494
13,27
0,0727
0,501
13,27
0,0737
W
°C
W/(mK)
Prøveemne
Varmeplade
Aflæst
Effekt, p
Spænding varmeplade (5 V = 100 %), U
Resultater
Beregnet
Effekt, P
Temperaturdifferens, ΔT
Varmeledningsevne, λ
Tabel 3.2 Aflæste målinger og forsøgsresultater fra de tre forsøg. P0, P65 og P85 henviser til
konditioneringer ved hhv. ovntørring (~ 0 % RF), 65 % RF og 85 % RF.
Tabellen viser målinger for varmeplade, køleplade og skriver, aflæst ved stationær tilstand. Disse
værdier benyttes til udregning af resultaterne vist i bunden af tabellen. Resultaterne er udregnet ved
brug af de tre formler, som beskrevet i Afsnit 2.2.
Bilag 3.2 viser udskrifter af resultater fra skriveren under forsøget, tæt ved ligevægt.
3.2.7 Diskussion
Af Tabel 3.2 ses, at prøveemnet, P85, konditioneret til 85 % relativ fugtighed har den største
varmeledningsevne på 0,0737 W/(mK), en værdi som kun er ca. 6 % større end
varmeledningsevnen for det ovntørre prøveemne, P0, på 0,0693 W/(mK). P65, som er prøveemnet
opfugtet til 65 % relativ fugtighed, har en varmeledningsevne på 0,0726 W/(mK), ca. 5 % større end
varmeledningsevnen for det ovntørre prøveemne. Forskellene mellem de målte varmeledningstal er
resultatet af den øgede varmestrøm gennem prøveemnerne, idet vandindholdet øges i de
konditionerede prøveemner P65 og P85.
Når varmeledningsevnen bestemmes foregår det ved at der dannes en temperaturdifferens over
prøveemnets tykkelse. P65 og P85 opfugtes i klimarum og optager her et vandindhold inden
26
forsøget startes. Når varme- og køleplade sluttes til prøveemnet dannes der to områder med
forskellig relativ fugtighed, idet temperaturen ændres. Et område nær kølepladen og et nær
varmepladen. Da kalciumsilikat har vist sig at have en lav varmeledningsevne, vil de to områder
ikke være så markante over tykkelsen af prøveemnet, men det er ikke muligt at bestemme én eksakt
relativ fugtighed i prøveemnet. I stedet skal forskellen på prøveemnerne beskrives ved forskellen i
vandindhold, der vil være konstant idet prøveemnet diffusiontætnes med dampspærretape.
Vandindholdet i de to opfugtede prøveemner kan estimeres ved brug af Figur 3.2, der viser en
sorptionskurve for et lignende kalciumsilikatmateriale undersøgt ved forsøg i /Scheffler (2008)/.
Det er vigtigt at understrege, at dette kun giver en approksimation af vandindholdet, da denne type
kalciumsilikat har afvigende materialeparametre.
0,006
0,003
P65
P85
Figur 3.2 Sorptionskurven for kalciumsilikat, hvor vandindholdet kan bestemmes ud fra den relative
fugtighed. /Scheffler (2008)/
Vandindholdet i de to opfugtede prøveemner bestemmes af materialets evne til at optage vanddamp
fra omgivelserne. Når prøveemnerne er i ligevægt med omgivelserne kan vandindholdet aflæses i
Figur 3.2, hvor det ses at vandindholdet i P65 og P85 er hhv. 0,003 og 0,006 m3/m3. Altså fordobles
vandindholdet i kalciumsilikaten ved at gå fra 65 til 85 % relativ fugtighed, men
varmeledningsevnen for P85 er under 2 % større end for P65. Af figuren ses det endvidere, at
ordinataksen er logaritmisk og at sorptionskurven først stiger kraftigt efter 96 % relativ fugtighed.
Effekten af det relativt lille vandindhold i prøveemnerne vil derfor ikke have den store effekt på
varmeledningsevnen.
Producentens materialeparametre for kalciumsilikaten angiver en varmeledningsevne på
0,067 W/(mK). Denne værdi er den deklarerede varmeledningsevne, også kaldet λ10, som er målt
ved laboratorietør tilstand og en middeltemperatur på 10 °C. Der vil som regel være afvigelser
mellem det deklarerede varmeledningstal og varmeledningstal fundet ved forsøg, der ikke har
27
samme middeltemperatur som ved λ10, eller samme forsøgsopstilling. Alligevel ses resultatet af den
målte varmeledningsevne for det laboratorietørre prøveemne, P0, at være en rimelig god
tilnærmelse af den deklarerede værdi. Procentvis er den målte værdi også kun lidt over 3 % større
end den deklarerede varmeledningsevne.
Både temperaturen og fugtindholdet har indflydelse på varmeledningstallet, hvilket også kan ses af
Figur 3.3. Figuren er lavet for autoklaveret porebeton med en densitet på 540 kg/m3. Selvom
densiteten af porebetonen er mere end dobbelt så høj som for kalciumsilikaten (ρd = 233 kg/m3), er
det alligevel muligt at vise temperaturens og vandindholdets indvirken på varmeledningsevnen, idet
de to materialer er rimelig ens i form og struktur, samt porebeton også har en høj porøsitet, omkring
80 %.
Figur 3.3 Variationen i varmeledningstallet som funktion af temperaturen ved forskellige
opfugtninger vist ved vand-tørstofforholdet. Graferne er lavet for porebeton med densitet
på 540 kg/m3. /Gottfredsen og Nielsen (2003)/
Når volumenprocenten af vandindholdet i de undersøgte prøveemner omregnes til vægtprocent, fås:
P65: u = 1,2 vægt-%
P85: u = 2,4 vægt-%
For at sammenligne med figuren svarer det til en kurve liggende mellem de to nederste kurver med
vandindhold u = 0,5 % og u = 10 %. Begge disse kurver har meget lille hældning og temperaturen
vil derfor ikke have den store indflydelse på varmeledningsevnen ved så lille en opfugtning. Hvis
kurverne for P65 og P85 skulle indsættes i denne figur ville de samtidig ligge relativt tæt, og
forskellen i varmeledningsevne for de to prøveemner vil ud fra grafen derfor ikke være stor. Af
grafen ses det, at det først er ved et vand-tørstofforhold på 30 % at der ses en betydelig forskel i
varmeledningsevnen, og at afhængigheden af temperaturen nærmest viser en eksponentiel voksende
varmeledningsevne. Omkring de 18° C, som var kølepladens temperatur under forsøgene, er der
altså lidt større forskel mellem varmeledningstallene for de forskellige opfugtninger end ved f.eks.
10° C som er middeltemperaturen i prøveemnet ved den deklarerede varmeledningsevne. Et forsøg
28
med en høj opfugtning på omkring 50 vægt-% ville forventes at give meget forskellige
varmeledningstal afhængig af middeltemperaturen i prøveemnet.
For at se nærmere på densitetens indvirken på varmeledningstallet vises herunder et diagram over
lette byggematerialer, hvor varmeledningsevnen er afhængig af både vandindhold og materialets
densitet, se Figur 3.4.
Siporex
Kalciumsilikat
Figur 3.4 viser varmeledningstal for lette bygningsmaterialer ved 10 °C. Densiteten af hvert
materiale er angivet på kurven. /Gottfredsen og Nielsen (2003)/
Hvis resultaterne for varmeledningsforsøget indsættes i Figur 3.4, vil kurven for kalciumsilikat
ligge i området omkring mineraluldsprodukterne Rockwool Batts (78 kg/m3) og Glasuld
bygningsmåtte (62 kg/m3). Forbindelsen til disse materialer er de meget høje porøsiteter, hvorimod
densiteten for kalciumsilikat er mere end 3-4 gange så høj som mineraluldsprodukterne. Hvis
densiteten af kalciumsilikat hæves til omtrent det dobbelte, ved samme volumenprocent vand (2,4
vol.-%), vil punktet for P85 rykke op på kurven svarende til letbetonen Siporex (445 kg/m3). Her
aflæses varmeledningsevnen til 0,14 W/(mK), altså en stigning i varmeledningstallet på ca. 50 %.
Det er derfor vigtigt, at materialer som benyttes til isolering skal have en forholdsvis lav densitet,
således at varmeledningsevnen er lav og således at materialelagets tykkelse ikke bliver for stor for
at opfylde isoleringseffekten (U-værdien).
29
Fejlkilde
Der var stor forskel på varigheden af de tre forsøg, idet det var uvist hvor lang tid forsøgene skulle
fortsætte efter skriveren viste en tilsyneladende opnået stationær tilstand. Forsøget med det første
prøveemne, P85, varede ca. 28 timer; det andet forsøg med prøveemne P65 havde en varighed på
ca. 48 timer; og det sidste prøveemne P0 havde en varighed på omkring 68 timer. Den lange
varighed på sidste prøveemne, P0, var forårsaget af en ustabil tilstand, som blev vist på skriveren.
Til tider så forsøget ellers ud til at have opnået en stationær tilstand, men efter et stykke tid viste
skriveren en ustabil tilstand, hvor spændingen over termosøjlen faldt en anelse og blev lettere
bølgende omkring samme akse. Det har været svært at bestemme præcist hvornår den stationære
tilstand er indtrådt og hvorfor spændingen over materialet igen er blevet ustabil. I dette tilfælde er
det vigtigt at inkludere forsøgsvarigheden, idet der er større chance for at prøveemnets
startbetingelser (relativ fugtighed og vandindhold) kan være ændrede jo længere tid forsøget har
kørt, og hvor prøveemnet har været i kontakt med andre omgivelser end dem det blev
forkonditioneret i. Derfor antages det at prøveemnet under forsøget må have optaget noget fugt, idet
spændingen over termosøjlen faldt en smule, at prøven fra starten var i laboratorietør tilstand og
pga. kalciumsilikatpladens hurtige fugtoptag.
På baggrund af denne antagelse blev det besluttet, at det for prøveemnet P0 ville være målingerne
hørende til den stationære tilstand, der var af længst varighed, og samtidig relativt tæt på forsøgets
start, som blev brugt til at bestemme resultaterne for varmeledningsevnen.
3.2.8 Konklusion
De fundne varmeledningstal for de tre prøveemner har en maksimal afvigelse på 6,35 % mellem det
ovntørre prøveemne, P0, og det mest opfugtede prøveemne, P85. Varmeledningstallet for det
ovntørre prøveemne blev fundet til kun at være lidt over 3 % større end den deklarerede
varmeledningsevne fra producenten. Dette gør, at resultatet og forsøget anses for at være en god
tilnærmelse til den deklarerede værdi. De opfugtede prøveemner derimod, har ikke været mulige at
sammenligne med andre tilsvarende værdier. Forklaringen på den forholdsvise lille forskel i
varmeledningstal, ved de tre forskellige konditioneringer, findes i materialets høje porøsitet, som
gør at vandindholdet er forholdsvist lavt indtil den relative fugtighed når op på ca. 96 %.
Konditioneringen af de to prøver, P65 og P85, var med de hhv. 65 og 85 % relativ fugtighed ikke
nok til at vise en betydelig ændring for varmeledningsevnen.
Selvom kalciumsilikat har en relativ høj densitet, i forhold til andre isoleringsmaterialer, viser
resultaterne at kalciumsilikaten alligevel vil ligge tættere på mineraluldsprodukterne end f.eks.
produkterne af letbeton. Dette skyldes igen den høje porøsitet på ca. 0,9 m3/m3.
30
4. Klimarumsforsøg med kalciumsilikat
4.1 Sammenfatning
Forsøget har til formål at skabe kendskab til fugttransporten i kalciumsilikat opsat på en kold
kælderydervæg i en opvarmet, men fugtig kælder. Forsøgsopstillingen er opsat i et klimarum med
stationære forhold (18,5 °C og 66 % RF), og består af en afkølet aluminiumsplade opsat over
åbningen på et køleskab, hvorpå der er fastgjort prøveemner af kalciumsilikat. Fugttransporten
gøres endimensionel over prøveemnernes tykkelse, ved at diffusionstætne og isolere prøveemnernes
kanter. Der benyttes både tørre og forskelligt opfugtede prøveemner, for at se om begge
konditioneringer vil opnå ligevægt med omgivelserne.
Gennem forsøgsperioden måles temperaturen og den relative fugtighed over prøveemnernes
tykkelse, og fugtindholdet bestemmes ved opskæring af prøveemnerne ved veje-tørre-veje-metoden.
Måleresultaterne viser en stigning i relativ fugtighed over hele forsøgsperioden for både tørre og
våde prøver. Ligeledes ses en stigende opfugtning i vejeresultaterne, dog med undtagelse af to
prøveemner, der initialt er opfugtet til hhv. 10 og 25 vol.-% vandindhold. Af måleresultaterne for
temperatur og relativ fugtighed, udregnes de aktuelle vanddamppartialtryk, der ifølge hypotesen kan
give en indikation af om materialet er kommet i ligevægt med omgivelserne.
Målingerne viser en tendens for en indstillende ligevægt i materialet.
31
4.2 Indledning
Det grundlæggende forsøg, som ligger til grund for denne rapport, har til formål at vise
fugtfordelingen i en kalciumsilikatplade, der udsættes for en høj relativ luftfugtighed og en stor
temperaturgradient over tykkelsen. Forsøget er udtænkt, at skulle give en idé om
kalciumsilikatpladens funktion ved praktisk brug i f.eks. fugtige kældre.
Der skabes et klima som skal efterligne en fugtig, men opvarmet kælder, hvor forsøgspladerne af
kalciumsilikat opsættes på en køleplade, der skal simulere en uisoleret kælderydervæg. Da forsøget
udføres over en relativ kort periode, og der i denne periode skal indtræde væsentlige ændringer i
fugtforholdene i kalciumsilikaten, øges temperaturgradienten over materialets tykkelse.
Disse ændringer bevirker at forsøget bliver af mere teoretisk karakterer. Dog kan man stadig
sammenligne målinger og resultater fra forsøget med praksis, under hensyntagen til at der i praksis
ikke nødvendigvis vil forekomme ligeså kritiske værdier for temperaturen og fugten i pladerne,
afhængig af de i praksis tilstedeværende faktorer for klimaet og fugtforholdene i pladerne.
Der udføres forsøg med både rumtørre og opfugtede prøveemner af kalciumsilikat. Dette er for at se
om fugtfordelingen i materialet vil ændres væsentligt mellem de to typer opfugtninger. I praksis
opsættes kalciumsilikatpladerne som rumtørre, dvs. at deres relative fugtighed ligger mellem 30 og
50 %. De opfugtede prøveemner skal efterligne plader opsat på en lettere utæt kælderydervæg, eller
plader opsat med et i forvejen indeholdt højt fugtindhold.
Det antages at en opfugtet kalciumsilikatplade i begyndelsen vil indeholde mere fugt (specielt i de
inderste lag mod den kolde ydervæg) end de rumtørre plader, som er opsat på en tæt, men kold
kælderydervæg. De opfugtede plader vil have sværere ved at slippe af med den ophobede fugt,
hvilket kan ændre fugtforholdene, og dermed fugttransporten betydeligt i forhold til de rumtørre
plader.
Under forsøget måles fugtindholdet i prøveemnerne ved både vejning samt temperatur- og relativ
fugtighedsmålinger med fugtsensorer. Resultaterne af disse målinger sammenlignes over tykkelsen
af prøveemnerne ved omregning til volumetrisk vandindhold.
Afslutningsvist kan resultaterne fra vejningerne sammenlignes med vandindholdet fundet ved
simuleringen, og resultaterne for fugtmålingerne kan sammenlignes med værdierne for den relative
fugtighed ligeledes fundet ved simulering. Sammenligningen ses i Kapitel 6 Diskussion.
Billeder af apparaturer, forsøgsopstilling, samt forberedelse af prøveemner kan ses i Bilag 4.1.
32
4.3 Forsøgsopstilling
Laboratorieforsøget med kalciumsilikat foregår i et klimarum i forsøgshallerne ved Instituttet for
Byggeri og Anlæg på DTU. Klimarummet benyttes ikke af andre studerende gennem
forsøgsperioden og klimaet er derfor indstillet til netop dette forsøg. Indstilling af klimaparametrene
medførte imidlertid et ustabilt klima, som måtte reguleres ved brug af flere apparaturer hvilket var
en langvarig proces. Det ustabile klima er nærmere beskrevet i Bilag 4.3.1.
Forsøgsopstillingen består af flere sammensatte elementer, som kræver forskellig grad af teoretisk
og praktisk forarbejde. De enkelte elementer er beskrevet i de enkelte underafsnit nedenfor.
En liste over materialer og apparaturer er vist i Bilag 4.2
4.3.1 Indeklimaet
For at skabe et naturligt forekommende indeklima til forsøget, der skal forestille et nogenlunde
almindeligt indeklima for en kælder med en forholdsvis kritisk fugtpåvirkning, opsættes
forsøgsopstillingen i et af DTU-Byg’s klimarum. Her kan både temperatur og relativ luftfugtighed
styres efter behov, idet der i rummet er opsat en køleradiator med indbygget blæser (fan coil) og en
befugter tilkoblet en hygrostat.
Indeklimaparametrene er til forsøget bestemt efter den maksimale relative fugtighed som
forekommer indenfor i sensommeren, se Figur 4.1. Figuren viser den gennemsnitlige variation for
den relative fugtighed over årets tolv måneder for ude- og indeklima.
Figur 4.1 Gennemsnitlig variation i den relative fugtighed ude og inde over et år. /[2] SBi (2009)/
I bestemmelsen af den indendørs relative fugtighed er der ikke taget højde for fugttilskud fra
eventuel indendørs aktivitet. Dette skyldes den forholdsvis korte forsøgsperiode, hvor det
undersøgte materiale skal nå at komme i ligevægt med klimaet, hvilket vil tage længere tid jo mere
33
vanddamp luften indeholder. I forsøget benyttes en indendørs relativ fugtighed på 65 % svarende til
den maksimalt forekomne værdi over året, grundet den årlige variation i udeluftens temperatur og
relative fugtighed.
For at holde den relative fugtighed konstant i klimarummet indsættes en ultralydsbefugter, koblet til
en ekstern hygrostat, som kun afgiver fugt til klimaet hvis den relative fugtighed i klimaet falder
under 65 %. Ydermere er der i klimarummet indsat en affugter, der i tilfælde af for høj relativ
fugtighed, vil optage den overskydende fugt fra indeklimaet.
Det vælges at fastholde klimarummets oprindelige temperatur, ca. 20 °C, som holdes nogenlunde
konstant af den opsatte køleradiator. Ved monitorering af klimarummet ses det, at køleradiatoren
ikke kører uafbrudt, men kun slår til omtrent hver halve time. Dette giver mindre udsving i
temperaturerne, som samtidig påvirker den relative fugtighed i klimarummet, og målinger viser at
udsvingene ligger mellem 18-21 °C samt 65 og 70 % RF.
Monitoreringen af klimarummet foregår både manuelt og automatisk. De manuelle målinger
foretages et par gange om ugen, hvor temperatur og RF aflæses på en termohygrograf samt en
elektronisk aflæser koblet til en Sensirion SHT75 sensor.
Målingerne fra monitoreringen af klimarummet er vist i Bilag 4.3.2.
4.3.2 Den kolde væg
Under virkelige forhold opsættes kalciumsilikatpladerne direkte på væggen med en specialklæber. I
forsøget udelades specialklæberen og laboratorieprøverne af kalciumsilikat opsættes direkte på en
lodret flade. Som efterligning af en uisoleret kælderydervæg, benyttes en kold flade med konstant
temperatur. Fladen størrelse er afhængig af antallet af laboratorieprøver af kalciumsilikatmaterialet,
som skal være sat op samtidig. Opbygningen af den kolde flade består således af et køleskab med en
påsat aluminiumsplade over åbningen. Temperaturen i køleskabet kan reguleres i tilfælde af
manglende temperaturgradient over materialeprøvernes tykkelse, idet køleskabets funktioner er
tilpasset forsøgets rammer.
Opsætningen af prøveemnerne sker direkte på aluminiumspladen, idet de fastspændes med bolte og
spændskiver i borede huller med gevind, præcist afbilledet på aluminiumspladen efter
prøveemnernes størrelse.
Der stræbes efter at opnå en temperatur på aluminiumspladen, der ligesom den indendørs relative
fugtighed kan beskrives ved udeklimaet. Derfor ses der nærmere på kældervægge under terrændæk,
hvor jordtemperaturen har stor indflydelse på kældervæggens temperatur. Figur 4.2 viser
variationen af jordtemperaturen over et år ved forskellig dybde. Variationerne i jordtemperaturen
påvirkes af årstidsvariationerne ned til en dybde på 8 meter, men er pga. densiteten og fugtindholdet
forskudt i forhold til lufttemperaturens variation. Jordtemperaturen vælges i en dybde mellem 2,5
og 8 m, svarende til en kælders dybde, som over året har en temperatur på mellem 5 og 10 °C.
34
Figur 4.2 Årsvariationen i jordtemperaturer i forskellige dybde. Kældervæggens dybde antages at
ligge mellem 2,5 og 8 m, som har jordtemperaturer mellem 5 og 10 °C. /[2] SBi (2009)/
Temperaturen af den kolde flade sættes til at ligge mellem 6 og 8 °C, idet den ikke kan holdes
fuldstændig konstant pga. den store varmeledning mellem aluminiumsplade og klima, der kan
forekomme i punkter der ikke er tilstrækkeligt isolerede. Dog bestræbes det, at fuldisolere
aluminiumspladen så varmetabet og den opstående kondens på pladen så vidt muligt undgås.
Billeder af forberedelse af kølefladen kan ses i Bilag 4.1.
4.3.3 Prøveemner
Forsøget består af to parallelle forsøg, der har til hensigt at tilvejebringe enslydende resultater ved
to forskellige målemetoder. De to metoder medfører brug af forskellige størrelser prøveemner, samt
antallet af prøveemner. Det ene forsøg tager udgangspunkt i at måle fugttransporten ved hjælp af
fugtsensorer, der måler temperaturen og den relative fugtighed, og det andet forsøg har til formål at
bestemme fugttransporten ved at finde fugtens vægt (hhv. måleforsøg og vejeforsøg). En liste over
de forskellige typer prøveemner for de to forsøg ses i Tabel 4.1.
35
Vejeprøver
Måleprøver
h x b x d [mm]
h x b x d [mm]
100 x 100 x 50
200 x 200 x 50
Initial konditionering
Tørre prøveemner
TØR 1
TØR 1
Rumtørt, 30-50 % RF, ingen overfladebehandling
TØR 2
TØR 2
Rumtørt, 30-50 % RF, ingen overfladebehandling
TØR 3
-
Rumtørt, 30-50 % RF, ingen overfladebehandling
Opfugtede prøveemner
VÅD 1
VÅD
Konditioneret til 2 vol.-%, ingen overfladebehandling
VÅD 2
-
Konditioneret til 2 vol.-%, ingen overfladebehandling
VÅD 3
-
Konditioneret til 2 vol.-%, ingen overfladebehandling
VÅD 10
-
VÅD 25
-
Konditioneret til 10 vol.-%, ingen
overfladebehandling
Konditioneret til 25 vol.-%, ingen
overfladebehandling
Overfladebehandlede prøveemner
DIFF
-
PLAST
-
Rumtørt, 30-50 % RF, behandlet med diffusionåben
maling
Rumtørt, 30-50 % RF, behandlet med plastmaling
Tabel 4.1 Oversigt over de forskellige typer prøveemner, der indgår i forsøget. De opfugtede
prøveemner VÅD10 og VÅD25 er overskydende prøveemner der først tages ind i forsøget efter
første opskæring har fundet sted.
Af Tabel 4.1 fremgår det, at der kun benyttes tre prøveemner i måleforsøget og hele ti prøveemner i
vejeforsøget. For vejeprøverne forekommer tre identiske prøveemner der er rumtørre og ligeledes
tre identiske prøveemner konditioneret til 2 vol.-%. Disse prøveemner er der flest af, idet
bestemmelsen af fugtindhold ved vejning skal ske over flere gange igennem forsøgsperioden, og
hvor prøverne bliver opskåret og derefter udgår af forsøget. For måleprøverne forekommer kun én
dublet, idet der skal bruges en referenceprøve for at skabe bedre målesikkerhed. På grund af
pladsmangel på forsøgsopstillingen, samt en begrænsning i antallet af fugtsensorer koblet til én
datalogger, kunne der ikke indgå en reference for det opfugtede måleprøveemne.
Datablade for overfladebehandling ses i Bilag 4.3.3.
36
Forarbejdning af prøveemner
Prøveemnerne udskæres af en stor kalciumsilikatplade på ca. 100 x 120 cm. Herefter skal alle
prøveemner igennem en forarbejdningsproces inden forsøgsopstillingen kan færdiggøres og
forsøget kan opstartes. For at skabe en så vidt mulig endimensionel fugttransport, over prøveemnets
tykkelse og temperaturgradienten, skal prøveemnets kanter isoleres og tætnes mod hhv.
varmetransport og damptransport ved diffusion. En skitse over forarbejdningsprocessen er vist i
Bilag 4.3.4.
Først påføres to lag epoxymaling på prøveemnets kanter for at disse gøres diffusionstætte. Det andet
lag epoxymaling fungerer samtidig som en lim til det første lag Armaflexisolering, der fastsættes på
prøveemnets kanter i den våde epoxymaling. Med kontaktlim fastgøres det andet lag
Armaflexisolering på den eksisterende isolering. Efter tørring finjusteres Armaflexisoleringen ved
skæring, så isoleringen flugter med bagsiden af kalciumsilikaten, som skal sidde helt tæt op af den
kolde flade. Ujævnheder i isoleringen kan få kalciumsilikaten til at løfte sig fra den kolde flade og
dette vil skabe mulighed for indtrængende luft fra indeklimaet, som vil kondensere på
aluminiumspladen bagved prøveemnet og medføre et ukontrollabelt fugttilskud.
Billede 4.1 Prøveemner forarbejdes med epoxymaling og Armaflexisolering.
Under forarbejdningsprocessen for de store måleprøveemner skal der, inden påføring af
epoxymaling, bores fire huller i siden af prøveemnet til fugtsensorerne, som senere indbygges.
Hullerne udfyldes under epoxypåføringen midlertidigt med pex-rør, der beskytter mod indtrængen
af epoxymaling i hullerne. Endvidere holdes hullerne frie ved fastsættelsen af isoleringen, således at
sensorerne indbygges til sidst i forløbet. Placering af fugtsensorer beskrives nærmere i Afsnit 4.3.4.
Billeder fra forarbejdningsprocessen af prøveemnerne er vist i Bilag 4.1.
37
Opfugtning af prøveemner
Inden forsøget opstartes skal de fugtige prøveemner konditioneres ved påføring af vand. Mængden
af det påførte vand bestemmes ud fra en sorptionskurve for et lignende kalciumsilikatmateriale.
Sorptionskurven er udarbejdet ved laboratorieundersøgelser i sammenhæng med en Ph.d.afhandling, se /Scheffler (2008)/. Sorptionskurven er vist i Figur 4.3.
0.25
0.02
Figur 4.3 Sorptionskurve for lignende kalciumsilikatmateriale. Vandindholdet bestemmes ud fra
kurven indenfor det overhygroskopiske område. /Scheffler (2008)/
De tre typer opfugtninger vælges ud fra det overhygroskopiske område (> 98 % RF) således at
vandmængden er betydelig, men at prøveemnerne med en opfugtning på 2 vol.-% stadig kan nå at
komme i ligevægt med omgivelserne indenfor forsøgsperioden. De andre opfugtninger regnes ikke
for at nå ligevægt indenfor forsøgsperioden.
De påførte vandmængder bestemmes ved beregning og opfugtningen af de fem prøveemner er
angivet i Tabel 4.2 ved angivelse af vandindhold i volumenprocent, vægtprocent
(vandtørstofforhold) og vandmængden i gram. Beregningen af de enkelte opfugtninger er vist i
Bilag 4.3.5.
38
Prøveemne
Dimensioner
Volumen
3
3
Vandindhold
h x b x d [m]
·10 [m ]
[vol.-%]
[vægt-%]
[g]
VÅD 1
0,1 x 0,1 x 0,05
0,5
2,0
8,0
10,0
VÅD 2
0,1 x 0,1 x 0,05
0,5
2,0
8,0
10,0
VÅD 3
0,1 x 0,1 x 0,05
0,5
2,0
8,0
10,0
VÅD 10
0,1 x 0,1 x 0,05
0,5
10,0
40,0
50,0
VÅD 25
0,1 x 0,1 x 0,05
0,5
25,0
100,0
125,0
0,2 x 0,2 x 0,05
2,0
2,0
8,0
40,0
Vejeprøver
Måleprøver
VÅD
Tabel 4.2 Værdier for udregnet vandindhold i de opfugtede prøveemner angivet i volumenprocent,
vægtprocent og gram.
Af tabellen fremgår det, at det opfugtede måleprøveemne påføres fire gange så meget vand som
vejeprøveemnerne med samme volumenprocent vandindhold. Dette skyldes dimensionsforskellen
mellem de to typer prøveemner.
Opsætning af prøveemner
Forsøget opstartes med de tre måleprøveemner, samt otte af de ti vejeprøveemner. Prøveemnerne
VÅD10 og VÅD25 opsættes først efter første opskæringsforløb indeholdende TØR1 og VÅD1,
som finder sted efter forsøget har kørt i 10 dage.
Påføring af de ovenfor beregnede vandmængder finder sted lige inden prøveemnerne opsættes på
aluminiumspladen.
Forsøgsopstillingen med placering af de enkelte prøveemner er vist på figur i Bilag 4.3.6.
Billede 4.2 Prøveemner opsat på køleskab (venstre), fugtsensorernes transmittere opsat med
Gaffatape på køleskabets kanter (højre).
39
4.3.4 Fugtsensorer
Målingerne af fugtindholdet under forsøgsperioden bestemmes ved brug af fugtsensorer indbygget i
de tre måleprøver. Fugtsensorerne, af typen Sensirion SHT75, måler både temperatur og luftens
relative fugtighed.
Der afsættes fire sensorer til hvert prøveemne, som indbygges over prøveemnets tykkelse.
Indbygning af fugtsensorer
Idet fugtsensorerne måler luftens relative fugtighed, placeres de indbyggede sensorer i materialet
med luft omkring målepunktet og meget tæt på selve materialet. Dette udføres ved at bore hullerne
med en diameter på 12 mm og en længde på 50 mm. Sensorerne, som kun måler omkring 7 mm i
diameter, indbygges i pex-rør med en indre diameter på 8 mm og en ydre diameter på 12 mm, samt
en længde på 50 mm. Pex-rørerne passer i smig med hullerne i prøveemnerne, således at luft fra
indeklimaet ikke kan komme ind langs siden af pex-rørerne. Pex-rørerne blev valgt på baggrund af
deres relativt dårlige varmeledningsevne, således at materialet omkring de indbyggede rør ikke ville
ændres væsentligt.
Ved indbygning af fugtsensorerne i de respektive pex-rør, er det samtidig muligt at undgå en direkte
kontakt mellem sensorer og opfugtet materiale, der kan forårsage fejlagtige målinger. Som
fastholdelse af fugtsensorer i pex-rørene benyttes et fugebånd med en diameter på 10 mm, og røret
forsegles afslutningsvist med en silikonefuge i modsatte ende end fugtsensoren. Silikonefugen er
samtidig med til at bremse en evt. fugtdiffusion mellem materiale og indeklima. Billede 4.3 viser en
fugtsensor indbygget i pex-rør.
Billede 4.3 Pex-rør, fugtsensor med fugebånd omkring ledning og silikonefuge (venstre) og samlet
beskyttelsesopbygning omkring sensor (højre).
Endvidere ses en skitse af opbygningen i Bilag 4.3.7.
Prøveemnerne har en tykkelse på 50 mm, og de fire målepunkter (centrum af pex-rørerne og de
borede huller) fordeles ligeligt over tykkelsen, således at der er 10 mm mellem hver sensor. De
yderst placerede fugtsensorer, som er tættest på hhv. indeklima og den kolde aluminiumsplade,
placeres med centrum 10 mm fra hhv. forside og bagside af prøveemnet. De to resterende sensorer
40
placeres hhv. 20 og 30 mm fra bagside ved aluminiumspladen. Fugtsensorerne placeres endvidere i
forskellig højde for at undgå, at der fjernes for meget materialemasse i et enkelt område som kan
have indflydelse fugt- og varmetransporten omkring målepunkterne. Figur 4.4 viser afstanden
mellem sensorerne set fra siden og fronten af prøveemnet.
125mm
S4
50mm
75mm
20mm
S2
12mm
75mm
S2
12mm
30mm
30mm
200mm
S4
S1
125mm
S1
50mm
12mm
Forside
(indeklima)
200mm
10mm
Bagside
(alu-plade)
S3
50mm
30mm
30mm
20mm
75mm
75mm
50mm
S3
12mm
10mm
Figur 4.4 Placering af sensorer set fra siden af prøveemnet (venstre) og set fra forsiden (højre).
Målesystemet som benyttes i projektet er en samlet pakkeløsning udlånt af BMT Instruments ApS.
Her indgår fugtsensorer med påsat transmitter, en trådløs datalogger, samt et computerprogram
(Profort) til at hente de opsamlede data fra dataloggeren. Målesystemet er pga. den trådløse
opsætning en god funktionel løsning til bl.a. overvågning af fugt i konstruktioner over længere
perioder, hvor data til enhver tid kan hentes ned over Internettet. Opsamling af data foregår ved, at
målingerne fra fugtsensorerne sendes trådløst, via en transmitter, til dataloggeren. Fra dataloggeren
kan data hentes over Internettet gennem programmet Profort, idet der i dataloggeren er indbygget et
GSM mobiltelefonkort som kommunikerer over GSM-netværket med Profort. De opsamlede data
hentes som Excelark, der viser målinger for temperatur og RF, foretaget hver halve time, med
eksakt måletidspunkt (dato og klokkeslæt).
De enkelte sensorer er på forhånd kodet med et sensornummer, som anvendes i Profort ved
opsætning af systemet. Efter den første kalibrering af sensorerne bestemmes den endelige placering
af hver sensor ud fra, hvilken sensor der her størst målesikkerhed indenfor de afprøvede relative
fugtigheder. De højeste RF-værdier antages at forekomme tættest på den kolde flade, så sensorerne
der har størst målesikkerhed i området mellem 90 og 94 % RF udvælges til målepunkterne (S1),
som er placeret tættest på den kolde flade. På samme måde vælges de resterende sensorers placering
ud fra størst målesikkerhed.
Placering af de enkelte sensorer, er angivet i Tabel 4.3.
41
Prøveemne
Afstand fra
alu-plade
Sensor nr.
TØR 1
S1
10 mm
31319
S2
20 mm
31206
S3
30 mm
31312
S4
40 mm
31209
S1
10 mm
31317
S2
20 mm
31311
S3
30 mm
31313
S4
40 mm
31211
S1
10 mm
31212
S2
20 mm
31318
S3
30 mm
31203
S4
40 mm
31205
TØR 2
VÅD
Indeklima
31320
Tabel 4.3 Placering af de enkelte fugtsensorer med angivelse af afstand til aluminiumsplade i mm.
Kalibrering af sensorer
Før forsøget opstartes foretages en kalibrering for den relative fugtighed af samtlige sensorer. Dette
gøres for at kortlægge målesikkerheden for de enkelte sensorer. De nedhentede data fra forsøget
afstemmes herefter med kalibreringsværdierne, så data derefter antager korrekte værdier målt efter
mættede saltopløsninger og ampuller.
Kalibreringen fortages i et af DTU-Byg’s klimaskabe, hvor den relative fugtighed kan reguleres og
aflæses ved brug af en Rotronic føler, der måler temperatur og relativ fugtighed i klimaskabet.
Rotronic føleren er endvidere kalibreret efter saltopløsninger og ampuller, for hvilke den respektive
relative fugtighed er kendt.
For at være sikker på størst mulig nøjagtighed i forsøgsresultaterne, gentages kalibreringen efter
forsøgets afslutning. Dette gøres for at undersøge om sensorerne under forsøgsperioden er blevet
beskadiget og dermed har større måleafvigelser end ved den første kalibrering. Ved sammenligning
af kalibreringskurverne fra de to kalibreringsomgange ses det, at der ikke forekommer nogen
væsentlige ændringer i måleresultaterne. Slutteligt vælges kalibreringskurverne fra kalibreringen
efter forsøget til at være bestemmende for de egentlige måledata i forsøget.
I Bilag 4.3.8 findes kalibreringskurver for de enkelte sensorer.
42
Der er ikke udført kalibrering mht. temperaturen, men under kalibreringen for relativ fugtighed så
temperaturmålingerne ud til at følge den reelle temperatur rimelig nøjagtig omkring 18-20 °C. Det
er dog uvist, hvordan målesikkerheden ser ud i området omkring 7-18 °C.
Billeder fra kalibrering er vist i Bilag 4.1.
Udtage fra datablad for Sensirion SHT75-sensorer benyttet i forsøg er vist i Bilag 4.3.9.
4.4 Forsøgsgang
Forsøget i klimarummet opstartes d. 23.april og forløber over en tidsperiode på 46 dage. Gennem
forsøgsperioden opsamles de elektroniske måledata automatisk og hentes ned og analyseres ca. én
gang om ugen. Ligeledes foretages der ugentligt vejning af samtlige vejeprøveemner. Vejningerne
giver en indikation af fugtoptaget/-afgivelsen for hvert prøveemne. Begge former for data
analyseres ugentligt for at skabe et overblik over fremgangen i forsøget.
Måleprøver
For de tre måleprøver omformes taldata fra Excelark til kurveforløb, der viser udviklingen i
temperatur og relativ fugtighed prøveemnerne imellem, samt gennem tykkelsen af de respektive
prøveemner.
Kurveforløb for måledata gennemgås i Afsnit 4.5.1.
Vejeprøver
Som beskrevet i Afsnit 4.3.3 indgår der fra forsøgets start otte vejeprøveemner. Der fortages
regelmæssigt vejninger af samtlige prøveemner, hvor resultaterne bearbejdes og ved kurveforløb
viser udviklingen i fugtoptaget for hvert prøveemne. Prøveemnerne vejes hele, dvs. inklusiv de
påførte lag af epoxy og Armaflexisolering på prøveemnernes kanter. Dette medfører, at det ikke er
den samlede vægt, men derimod vægtforøgelsen for hvert prøveemne fundet over to på hinanden
følgende vejninger, der sammenlignes prøveemnerne imellem.
Udover resultater for det samlede fugtoptag, findes også forskellen i fugtindhold gennem
prøveemnerne. Efter vejning af hele prøveemnet, fjernes Armaflexisoleringen og epoxymalingen
ved opskæring, således at der kun er en del af kalciumsilikatprøven tilbage, som dernæst opskæres i
fire dele gennem tykkelsen. Hver delprøve har et areal på ca. 70 x 70 mm og en tykkelse mellem 10
og 20 mm. Tykkelsen af hver delprøve er bestemt efter placeringen af målepunkterne for de
indbyggede sensorer i måleprøveemnerne. En skitse over opdelingen af prøveemnerne er vist i
Figur 4.5.
43
S2
S4
Bagside
(alu-plade)
Forside
(indeklima)
S1
S3
15 10 10 15
Figur 4.5 Opdeling af prøveemnet ved opskæring, mål angivet i millimeter.
Idet opskæring af prøveemnerne udføres med en gammeldags brødskærer, hvor det ikke er muligt at
indstille den præcise tykkelse der skal skæres, får de enkelte delprøver en smule forskellig tykkelse.
Valget af værktøj til opskæring af prøveemnerne faldt på brødskæreren, fordi opskæringen skulle
foregå hurtigst muligt for at fugten ikke kunne nå at diffundere ud af prøveemnet under
opskæringen, samt for ikke at skabe varme og dermed ændre fugtindholdet, som f.eks. savning ville
medføre. Brødskæreren giver, i forhold til en sav, mindre friktion og dermed mindre varmeafgivelse
ved skæring.
Billede 4.4 Brødskærer der benyttes til opskæring (venstre), opskårede delprøver (højre).
Efter opskæring benyttes veje-tørre-veje-metoden til at bestemme fugtindholdet i hver delprøve. De
små delprøver lægges efter opskæring i petriskåle og tætlukkende poser, så fugten ikke forsvinder
fra prøven. Petriskåle og delprøver vejes dernæst på en laboratorievægt, der angiver fugtindholdet
44
med tre decimalers nøjagtighed og sættes herefter til tørring i varmeovn. Delprøverne udtages af
ovn efter 3-4 døgn, hvorefter de vejes en sidste gang.
Når et prøveemne nedtages af forsøgsopstillingen, og dernæst opskæres, er prøveemnet ikke
længere en del af forsøget og den tomme plads på forsøgsopstillingen optages enten af en ny prøve
eller udfyldes med to lag Armaflexisolering, for at vedligeholde temperaturen af aluminiumspladen.
Bestemmelsen af tidspunktet for de enkelte prøveemners opskæring sker på baggrund af resultater
fra en Delphin-simulering, som viser hvornår prøveemner med respektive opfugtninger opnår
ligevægt med omgivelserne. Seks prøveemner indgår i parvise vejeprøver, som omfatter TØR 1, 2
og 3, samt VÅD 1, 2 og 3. Prøveemnerne vejes parvist i tre omgange, en i starten af forsøget, en
godt og vel halvvejs og en i slutningen. De parvise vejninger medfører, at fugtoptaget i de tørre og
de opfugtede prøveemner kan sammenlignes gennem hele forsøgsperioden. Ud fra resultaterne fra
simuleringen besluttes det, at opskæringen foretages efter hhv. 10, 23 og 46 dage. Den sidste
opskæring finder sted ved forsøgets afslutning, og her opskæres ligeledes de resterende
prøveemner: DIFF, PLAST, VÅD10 og VÅD25.
Resultaterne for de enkelte delprøvevejninger (før og efter tørring) sammenlignes for de forskellige
prøveemner, samt mellem de enkelte tidspunkter for opskæring.
Der henvises til Afsnit 5.5 for resultater fra simuleringen.
Billeder fra vejning og opskæring kan ses i Bilag 4.1.
4.5 Resultater
Forsøgsresultaterne for måle- og vejeprøver er behandlet efter beskrivelsen i Afsnit 4.4, hvor
teorien fra Afsnit 2.2 er benyttet som udregning. Resultaterne er opdelt efter de respektive
prøveemnetyper.
4.5.1 Måleprøver
De udarbejdede grafer for udviklingen i den relative fugtighed gennem forsøgsperioden er nedenfor
vist for de tre måleprøveemner TØR 1, TØR 2 og VÅD. Målingerne er afstemt med
kalibreringskurverne for de enkelte sensorer og er vist i forhold til den relative fugtighed for
indeklimaet.
Målingerne vist i Diagram 4.1 ser fornuftige ud, idet den relative fugtighed er forskellig for de fire
sensorer indbygget i materialet, hhv. S1, S2, S3 og S4.
45
Relativ fugtighed [%]
100
S1
S2
90
S3
S4
80
70
Indeklima
60
50
40
30
31319 (S1 TØR 1)
31317 (S1 TØR 2)
31212 (S1 VÅD)
31320 (INDEKLIMA)
31206 (S2 TØR 1)
31311 (S2 TØR 2)
31318 (S2 VÅD)
31312 (S3 TØR 1)
31313 (S3 TØR 2)
31203 (S3 VÅD)
31209 (S4 TØR 1)
31211 (S4 TØR 2)
31205 (S4 VÅD)
Diagram 4.1 Udvikling i RF over forsøgsperioden sammenlignet for de tre måleprøver. Bemærk
ændring på ordinataksen.
Diagram 4.1 viser, at udviklingen i RF følges ad, i hvert af de fire målepunkter, mellem de tre
prøveemner. I slutningen af forsøget er RF næsten ens for de tre prøveemner i hvert af de fire
målepunkter, men udviklingen over forsøgsperioden er forskellig for de tre prøveemner.
Endvidere ses det, at den relative fugtighed er forskellig ind gennem tykkelsen af prøveemnerne,
idet de højeste værdier forekommer i målepunkt S1 (tættest på den kolde flade) og de laveste
værdier forekommer i målepunkt S4 (tættest på indeklimaet).
Det ses samtidig, at alle værdier i målepunkt S1 bliver konstante omkring 97 % RF, og værdierne i
målepunkt S2 for TØR 1 og TØR 2 forbliver ligeledes konstante omkring hhv. 97 og 95 % RF og
derfra ikke når højere værdier. Dette skyldes kalibreringen, hvor der for værdier over 94 % RF er
udført ekstrapolation af kalibreringsgraferne.
Diagrammer for udvikling i RF i de enkelte måleprøveemner er vist i Bilag 4.5.1.
Diagram for udvikling i temperaturen i alle målepunkter er vist i et samlet diagram i Bilag 4.5.2.
Diagrammer for damptryk i de tre måleprøveemner er vist i Bilag 4.5.3.
Samtlige måledata foreligger i Excelark, se elektronisk bilag.
46
4.5.2 Vejeprøver
Der indgår to slags resultater for vejeprøverne. Først vises tabel med resultaterne fra vejning af hele
prøveemner, med tilhørende diagram for udviklingen i den samlede vægt af prøveemnerne mellem
de forskellige vejetidspunkter. Dernæst vises tabel for resultaterne af de opskårede delprøver, hvor
vandindholdet igennem tykkelsen af prøven er detekteret ved veje-tørre-veje-metoden.
Hel vægt
Udviklingen i vægten af de hele prøveemner er vist i Tabel 4.4 og Diagram 4.2.
Vejning af hele prøveemner
Prøve nr.
Start
vægt
30.04
03.05
10.05
16.05
24.05
03.06
08.06
vægt
vægt
vægt
vægt
vægt
vægt
vægt
[g]
[g]
[g]
[g]
[g]
[g]
[g]
[g]
TØR 1
171,35
177,49
178,92
-
-
-
-
-
TØR 2
174,28
180,78
-
185,25
187,63
-
-
-
TØR 3
175,66
182,35
-
187,10
189,72
192,77
195,70
197,05
PLAST
175,86
182,17
-
186,77
189,18
192,18
195,09
196,41
DIFF
179,88
186,89
-
191,76
194,39
197,24
199,76
201,36
VÅD 1
172,28
176,84
175,74*
-
-
-
-
-
VÅD 2
172,66
177,26
-
180,15
182,03
-
-
-
VÅD 3
171,2
175,17
-
177,54
179,06
180,39
182,08
182,77
VÅD 10
-
-
219,67
207,38
198,81
190,53
186,79
186,37
VÅD 25
-
-
287,23
238,52
204,06
186,87
182,96
182,69
Tabel 4.4 Resultater fra ugentlige vejninger af hele prøveemner. Bemærk at der er forskel på
vægten af den påsatte armaflexisolering samt epoxymaling, og derfor kan selve vægten mellem de
enkelte prøveemner ikke sammenlignes. Derimod sammenlignes udviklingen i vægt mellem
vejetidspunkterne.
*Fejl i måling: VÅD 1 faldt i fugtindhold inden sidste vejning før opskæring, måske pga. ophold i pose.
Vægten burde ikke falde idet de to andre prøver (VÅD 2 og 3) stiger i vægt helt ind til afslutning af forsøg.
Tabeller for hver vejning og udviklingen i vægt mellem de enkelte vejninger er vist i Bilag 4.5.4.
47
Vægt af prøve [g]
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
170
160
TØR 1 og VÅD 1 opskæres
TØR 2 og VÅD 2 opskæres
Resterende prøver opskæres
TØR 1
TØR 2
TØR 3
Plast
Diff
VÅD 1
VÅD 2
VÅD 3
VÅD 10
VÅD 25
Diagram 4.2 Udviklingen i vægt for de hele vejeprøveemner. Hældningen af kurverne angiver
vægtforøgelsen/-afgivelsen i hvert prøveemne. Der er på diagrammet angivet hvornår
prøveemnerne tages ud af forsøget til opskæring. Læg mærke til, at VÅD 10 og VÅD 25 først er med
i forsøget d. 3. maj, hvor TØR 1 og VÅD 1 opskæres. Bemærk ændringen på ordinataksen.
Af Diagram 4.2 ses det, at det både er de tørre og de våde prøveemner, der stiger i vægt under hele
forsøget. Kun VÅD 10 og VÅD 25 falder i vægt. Hældningen på kurverne angiver hastigheden af
fugtoptaget/-afgivelsen, og det ses, at VÅD 25 har en høj hastighed for fugtafgivelsen, mens VÅD
10 har en lavere hastighed. Mellem de sidste to vejninger har de to prøveemner samme hældning
hvilket viser at de begge er tættere på at nå ligevægt. Først når kurvene, mellem to på hinanden
følgende punkter, er konstante (uden hældning) har prøveemnet opnået ligevægt med omgivelserne.
Dette er dog ikke tilfældet under dette forsøg, men kurverne viser en tendens for at prøveemnerne er
tæt på ligevægt, idet graferne flader ud mod slutningen af forsøget.
Endvidere ses det, at alle kurver på nær VÅD 10 og VÅD 25 stort set har samme hældning gennem
hele perioden. På Diagram 4.5.4.2 i Bilag 4.5.4 ses der nærmere på området mellem de to sidste
opskæringer og hældningerne på kurverne.
Når prøveemnerne afmonteres før vejning kan det ses, at der sidder en del kondens på
aluminiumspladen bag ved prøveemnerne. Dette er vist på billeder i Bilag 4.1.
48
Opskæring
Resultaterne fra opskæring af vejeprøveemnerne er samlet i Tabel 4.5. Det fundne vandindhold i
hver opskåret delprøve er fundet ved forskellen i opfugtet og tør vægt (efter tørring i varmeovn).
Endvidere fremgår vand-tørstofforholdet udregnet i henhold til teoriafsnittet, se Afsnit 2.2.
Resultaterne for vand-tørstofforholdet er endvidere udarbejdet som stolpediagram, se Diagram 4.3,
der viser forskellen i fugtindhold for de fire delprøver fra samtlige prøveemners opskæringer.
40,0
del 1
Vand-tørstofforhold [vægt-%]
35,0
30,0
del 2
25,0
20,0
del 3
15,0
del 4
10,0
5,0
0,0
0 til 1,5
TØR 1 [g], efter 10 dage
VÅD 2 [g], efter 23 dage
Plast [g], efter 46 dage
1,5 til 2,5
2,5 til 3,5
Afstand til aluminiumsplade [cm]
TØR 2 [g], efter 23 dage
VÅD 3 [g], efter 46 dage
Diff [g], efter 46 dage
TØR 3 [g], efter 46 dage
VÅD 10 [g], efter 46 dage
3,5 til 5
VÅD 1 [g], efter 10 dage
VÅD 25 [g], efter 46 dage
Diagram 4.3 Resultat af vejeprøver ved opskæring. Forskel i vand-tørstofforhold i de fire delprøver,
fundet ved opskæring og vist for alle prøveemner. Prøveemnerne er opskåret til forskellige
tidspunkter angivet på diagrammet.
49
Resultater fra opskæringer
Prøve nr.
Opskåret vægt
SUM
Afstand fra kold flade
del 1
del 2
del 3
del 4
0 til 1,5 1,5 til 2,5 2,5 til 3,5 3,5 til 5
TØR 1
Vandindhold [g]
2,674
0,468
0,358
0,278
3,778
16,1
4,5
2,6
1,9
6,9
VÅD 1
6,386
0,754
0,544
0,4
8,084
11,6
4,7
2,3
13,7
4,339
2,16
0,455
0,33
7,284
23,4
12,3
3,2
2,1
11,0
VÅD 2
6,779
0,583
1,057
0,566
8,985
16,1
11,5
2,9
16,4
5,284
4,446
3,886
Vandtørstofforhold [vægt-%]
36,0
21,6
15,6
2,2
19,1
Vandindhold [g]
VÅD 3
4,83
3,688
2,015
0,287
10,82
Vandtørstofforhold [vægt-%]
39,7
24,0
8,9
2,1
17,0
3,503
2,467
1,437
0,617
8,024
24,3
17,4
9,2
3,6
13,1
VÅD 25
4,583
1,717
1,78
0,64
8,72
18,6
10,7
4,1
14,7
4,569
3,202
1,882
0,324
9,977
32,5
21,9
8,9
2,1
15,3
DIFF
5,937
2,309
0,721
0,488
9,455
6,8
2,9
15,6
Vandtørstofforhold [vægt-%]
Fugtindhold [g]
Vandtørstofforhold [vægt-%]
27,7
TØR 2
Vandindhold [g]
Vandtørstofforhold [vægt-%]
Fugtindhold [g]
Vandtørstofforhold [vægt-%]
30,6
TØR 3
Vandindhold [g]
0,27 13,886
VÅD 10
Vandindhold [g]
Vandtørstofforhold [vægt-%]
Vandindhold [g]
Vandtørstofforhold [vægt-%]
25,7
PLAST
Vandindhold [g]
Vandtørstofforhold [vægt-%]
Vandindhold [g]
Vandtørstofforhold [vægt-%]
29,7
17,5
Tabel 4.5 Resultater for opskårede vejeprøver, samt beregnet vand-tørstofforhold.
Bilag 4.5.5 viser tabeller med alle måleresultater opdelt efter opskæringstidspunkt, samt
udarbejdede cirkel- og stolpediagrammer for fugtfordelingen gennem prøveemnerne.
50
4.6 Diskussion
Af resultaterne for både måle- og vejeprøver, fremgår det at fugtindholdet stiger i materialet under
hele forsøget. Begrundelsen for dette kan findes i den relativt høje RF, som findes i indeklimaet,
samt temperaturgradienten over materialet, skabt af den kolde flade. Den kolde flade er endvidere
med til at afkøle fugten og skabe kondensering inde i de inderste lag af materialet.
Målingerne for den relative fugtighed og de tilhørende udregnede damptryk viser transporten af
vanddamp i materialet. Vejeprøverne er herefter med til at vise hvordan fugtindholdet er fordelt i
materialet.
Udviklingen i RF, damptryk og fugtindhold over forsøgsperioden gennemgås for de respektive
prøver. Der ses her nærmere på udviklingen gennem tykkelsen af materialet.
4.6.1 Måleprøver
Diagram 4.4 og 4.5 viser udviklingen i den relative fugtighed og damptrykket over forsøgsperioden,
set gennem tykkelsen af prøveemnet i hhv. prøveemne TØR 2 og VÅD. Da prøveemnerne TØR 1
og TØR 2 har samme konditioneringer, ses der kun nærmere på en af disse. Diagrammer for TØR 1
er vist i bilag 4.6.1.
Udviklingen i relativ fugtighed for det tørre prøveemne, vist i Diagram 4.4, stiger gradvist i alle
målepunkter over hele forsøgsperioden. Efter 10 dage har prøven opnået maksimal RF inde ved den
kolde flade. RF er derefter stigende ud gennem materialet. Det tilhørende damptryk ses at ændres
betydeligt idet prøveemnerne opsættes i klimarummet ved ca. 65 % RF og 19 °C og viser et drastisk
fald idet prøveemnet afkøles.
For det opfugtede prøveemne i Diagram 4.5, er udviklingen i RF meget markant i starten af
forsøget, hvor prøven opfugtes til 2 vol.-% ved 19 °C. Idet prøveemnet afkøles på
aluminiumspladen ses det, at RF stiger mest i målepunkterne midt i prøveemnet. Det tilhørende
damptryk er ligeledes markant i tidspunktet for opfugtningen, da temperaturen her er høj og der er
mulighed for et højere mætningsdamptryk, som næsten opnås i opfugtningslaget.
51
97,26
100
97,23
90
81,83
80
Relativ fugtighed [%]
23-04 kl. 08:00 inden start
af forsøg prøveemner ligger
i poser
23-04 kl. 16:30 alle
prøveemner sat op i
klimarum, køleskab ej sat til
24-04 kl. 00:00 køleskab
kørt i 7 timer
90,95
70
60
26-04 kl. 00:00 forsøg har
kørt 55 timer
50
40
04-05 kl. 00:00 forsøg har
kørt 10 dage
30
30,45
31,08
31,09
30,84
21-05 kl. 00:00 forsøg har
kørt 27 dage
20
10
01-06 kl. 00:00 forsøg har
kørt 38 dage
0
0
10
20
30
Afstand fra aluminiumsplade [mm]
40
50
1400
1277
Vanddamppartialtryk [Pa]
1300
1200
23-04 kl. 08:00 inden start
af forsøg prøveemner ligger
i poser
23-04 kl. 16:30 alle
prøveemner sat op i
klimarum, køleskab ej sat til
24-04 kl. 00:00 køleskab
kørt i 7 timer
1292
1140
1100
08-06 kl. 00:00 forsøg har
kørt 45 dage
1044
1000
26-04 kl. 00:00 forsøg har
kørt 55 timer
900
04-05 kl. 00:00 forsøg har
kørt 10 dage
800
786
803
796
21-05 kl. 00:00 forsøg har
kørt 27 dage
803
700
01-06 kl. 00:00 forsøg har
kørt 38 dage
600
0
10
20
30
40
Afstand fra aluminiumsplade [mm]
50
08-06 kl. 00:00 forsøg har
kørt 45 dage
Diagram 4.4 Udvikling i RF og damptryk gennem materialets tykkelse for TØR 2. De enkelte kurver
angiver forskellige tidspunkter over forsøgsperioden. Værdier for damptryk ved første og sidste
måling er markeret på kurverne. Bemærk ændring af ordinataksen.
52
97,67
100
97,43
90
83,36
80
Relativ fugtighed [%]
23-04 kl. 08:00 inden start
af forsøg prøveemner ligger
i poser
23-04 kl. 16:30 alle
prøveemner sat op i
klimarum, køleskab ej sat til
24-04 kl. 00:00 køleskab
kørt i 7 timer
91,77
70
60
26-04 kl. 00:00 forsøg har
kørt 55 timer
50
04-05 kl. 00:00 forsøg har
kørt 10 dage
40
30
30,33
30,66
31,03
30,91
21-05 kl. 00:00 forsøg har
kørt 27 dage
20
01-06 kl. 00:00 forsøg har
kørt 38 dage
10
0
0
10
20
30
40
Afstand fra aluminiumsplade [mm]
50
2000
23-04 kl. 08:00 inden start
af forsøg prøveemner ligger
i poser
23-04 kl. 16:30 alle
prøveemner sat op i
klimarum, køleskab ej sat til
24-04 kl. 00:00 køleskab
kørt i 7 timer
1800
Vanddamppartialtryk [Pa]
1600
1400
1165
1200
1288
1334
1013
26-04 kl. 00:00 forsøg har
kørt 55 timer
1000
800
803
08-06 kl. 00:00 forsøg har
kørt 45 dage
811
821
04-05 kl. 00:00 forsøg har
kørt 10 dage
818
600
21-05 kl. 00:00 forsøg har
kørt 27 dage
400
01-06 kl. 00:00 forsøg har
kørt 38 dage
200
0
0
10
20
30
40
Afstand fra aluminiumsplade [mm]
50
08-06 kl. 00:00 forsøg har
kørt 45 dage
Diagram 4.5 Udvikling i RF og damptryk gennem materialets tykkelse for TØR 2. De enkelte kurver
angiver forskellige tidspunkter over forsøgsperioden. Værdier for damptryk ved første og sidste
måling er markeret på kurverne. Bemærk ændring af ordinataksen.
53
Ifølge simuleringsresultaterne skulle alle tre måleprøver allerede have opnået ligevægt med
omgivelserne. Diagram 4.6 viser den relative fugtighed og det tilhørende damptryk ved sidste
måling inden forsøget afsluttes.
97,43
97,09
90
2000
91,77
95,21
80
Relativ fugtighed [%]
1800
83,36
89,60
RF
1600
81,04
70
60
1165
1086
50
1154
1326
1288
1400
1334
1305
1200
Damptryk
1000
1013
40
800
30
600
20
400
10
200
Damptryk [Pa]
97,67
100
0
0
0
10
TØR 1, RF
20
30
Afstand fra aluminiumsplade [mm]
TØR 2, RF
VÅD, RF
TØR 1, tryk
40
TØR 2, tryk
50
VÅD, tryk
Diagram 4.6 RF og damptryk gennem tykkelsen af materialet for de tre prøveemner
ved afslutning af forsøget.
Forsøget foregår under forholdsvis stationære forhold, således at der kan opstå ligevægt mellem
indeklima og materiale. I resultaterne for måleprøverne ses det, at de yderste sensorer i en afstand af
hhv.30 og 40 mm fra aluminiumspladen er tæt på at opnå samme damptryk og dermed skabe
ligevægt med omgivelserne. Hvis forsøgsperioden havde været forlænget, ville der være større
mulighed for at se en ligevægt indfinde sig i materialet.
54
4.6.2 Vejeprøver
40
36,0
35
30
25
20
21,6
15,6
15
10
5
2,2
0
0 til 1,5 1,5 til 2,5 2,5 til 3,5 3,5 til 5
Afstand til aluminiumsplade [cm]
TØR 1 [g]
TØR 2 [g]
TØR 3 [g]
Vand-tørstofforhold [vægt-%]
Vand-tørstofforhold [vægt-%]
Fugtudviklingen gennem tykkelsen af materialet er vist i Diagram 4.7 for de tørre, og de opfugtede
prøveemner. Nummereringerne angiver de forskellige tidspunkter for opskæring. Sammenligning af
VÅD10 og VÅD25 er vist i Bilag 4.5.5 (Diagram 4.5.5.15).
40
39,7
35
30
25
24,0
20
15
10
5
8,9
2,1
0
0 til 1,5 1,5 til 2,5 2,5 til 3,5 3,5 til 5
Afstand til aluminiumsplade [cm]
VÅD 1 [g]
VÅD 2 [g]
VÅD 3 [g]
Diagram 4.7 Fugtudviklingen gennem forsøgsperioden vist for de tørre prøveemner (venstre) og de
opfugtede prøveemner (højre). TØR 1 og VÅD 1 er opskåret efter 10 dage, TØR 2 og VÅD 2 efter
23 dage og TØR 3 og VÅD 3 efter 46 dage.
Der ses en tydelig opfugtning over forsøgsperioden for begge type prøveemner. Det største
vandindhold for begge prøvetyper findes i det inderste lag, liggende mellem 0 til 1,5 cm fra
aluminiumspladen. Vandindholdet falder derefter gradvist ud mod indeklimaet. Det opfugtede
prøveemne viser en lidt større opfugtning i de inderste lag, end i det tørre prøveemne, og at
fugtindholdet reduceres i de yderste lag mellem anden og tredje opskæring. Dette kan skyldes en
størrelsesforskel i delprøvernes tykkelse ved opskæring.
De to prøveemner med forskellig overfladebehandling (plast- og diffusionsåben maling), kan
sammenlignes med resultatet for det tørre prøveemne. Prøveemnet, der er overfladebehandlet med
plastmaling er steget med i alt 20,55 gram over hele perioden, mens prøveemnet med
diffusionsåben maling er steget med 21,48 gram og det tørre prøveemne er steget med 21,39 gram.
Der kan altså ikke ses nogen væsentlig forskel i de samlede fugtindhold. Fugtindholdet gennem
tykkelsen for de tre prøveemner er vist i Diagram 4.8.
55
Vand-tørstofforhold [vægt-%]
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 til 1,5 1,5 til 2,5 2,5 til 3,5 3,5 til 5
Afstand til aluminiumsplade [cm]
TØR 3 [g]
Plast [g]
Diff [g]
Diagram 4.8 Fugtudviklingen gennem forsøgsperioden vist for TØR 3 og de to prøveemner med
overfladebehandling, PLAST og DIFF. Alle prøver er opskåret efter 46 dage.
Fugtdistributionen i de tre prøveemner viser, at fugtindholdet er lidt højere inde mod den kolde
flade for prøveemnet med plastmalingen end for prøveemnet med diffusionsmalingen, men at
fugtniveauet ikke overstiger det for det tørre prøveemne. Plastmalingen vises altså ikke som særlig
diffusionstæt.
4.7 Konklusion
Resultaterne fra forsøget viser en klar fordeling af fugten i materialet, hvor størstedelen af fugten er
placeret inde ved den kolde flade og gradvist falder ud mod indeklimaet. Dette vises ved både
sensor-målinger og veje-målinger. Endvidere ses det, at fugtindholdet stiger under hele
forsøgsperioden for både de tørre prøveemner, prøveemnerne med de to typer
overfladebehandlinger, samt de våde prøveemner der er opfugtet til 2 vol.-%.
Dog ses der i måleprøveemnerne en tendens for tilnærmelse af ligevægt, idet damptrykket næsten er
udlignet mellem de to målepunkter placeret nærmest indeklimaet og at udviklingen i RF dermed
indstilles omkring et konstant niveau.
56
5 Simulering af fugttransport i kalciumsilikat
5.1 Sammenfatning
Simuleringsprogrammet Delphin benyttes til at give en beregningsmæssig reference for
stoftransporten der finder sted i laboratorieforsøget omtalt i Kapitel 4. Detaljeringsgraden af
simuleringsresultaterne kan endvidere benyttes til at forklare fugttransporten i et kalciumsilikatmateriale set over en tidsperiode på ca. 720 timer, hvor materialet opnår ligevægt med
omgivelserne. Til simuleringen benyttes et kalciumsilikatmateriale, der har lettere afvigende
materialeparametre i forhold til kalciumsilikaten benyttet i laboratorieforsøget.
Der simuleres for fire forskellige konditioneringer, ved stationære forhold, og resultatet viser at
materialet ved alle konditioneringer opnår samme ligevægt med omgivelserne og dermed samme
fugtindhold. Dog afhænger tiden for at nå ligevægt af det initiale fugtindhold fra konditioneringen jo større opfugtning er, jo længere tid tager det for materialet at indstille sig i ligevægt.
Fugtprofilerne for samtlige prøveemner ses at være identiske ved ligevægt. Fugtindholdet er stadig
forskelligt over tykkelsen af materialet, men fugten transporteres kun internt i materialet, idet
materialet ”danner sin egen fugtspærre” ved at udligne damptrykket mellem et punkt ca. 16,5 mm
inde i materialet og indeklimaet. Den interne fugttransport udgøres af både kapillartransport og
vanddampdiffusion.
Efter ligevægt er indtruffet vil der således ikke ske yderligere udveksling af fugt med omgivelserne
før klimaparametrene ændres.
57
5.2 Indledning
Materialets hygrotermiske egenskaber undersøges ved simulering i programmet Delphin for at
sammenligne materialets fugt- og varmetransport ved beregning med laboratorieforsøget i
klimarummet. Resultaterne fra simuleringen kan være med til at underbygge teorien om en
fugtligevægt i materialet, som ved konstant klima danner ramme for materialets egen fugtspærre.
Simuleringen opbygges på samme måde som laboratorieforsøget, hvor kalciumsilikaten udsættes
for en kold temperatur på den ene flade og et fugtigt indendørs klima på den modsatte flade svarende til det i forsøget. De fire kanter gøres diffusionstætte og adiabatiske, ligesom i forsøget,
således at der kun sker en endimensionel transport over tykkelsen på materialet. For flere detaljer
om laboratorieforsøget se Afsnit 4.3.
Resultaterne fra simuleringen benyttes både til sammenligning med datamålinger fra
laboratorieforsøget, men også som en retningslinje for, hvilke tidsrammer forsøget cirka vil have.
Tidsrammerne angiver bl.a. hvornår de enkelte prøveemner i forsøget forventes at opnå ligevægt,
samt hvornår de enkelte prøveemner skal fjernes fra forsøget til efterfølgende udførelse af
destruktive målinger af fugtindholdet med henblik på at følge fugtudviklingen i prøveemnerne.
Endvidere kan simuleringen angive mere detaljerede og nøjagtige resultater end målingerne fra
selve forsøget, idet der i simuleringen er væsentligt flere fikspunkter gennem tykkelsen af materialet
end de fire målepunkter der forekommer i forsøget. Simuleringen giver dermed en mere udførlig og
detaljeret graf for fugtindholdet i materialet, end den i forsøget som er af mere forenklet karakter.
Der er mange typer af simuleringsprogrammer der kan benyttes til at udregne fugtindholdet i
materialer – Delphin er et af dem. Tilsvarende simuleringsprogrammer - såsom MATCH og WUFI
- er ligeledes programmer der anvender komplicerede modeller til bestemmelse af varme- og
stoftransport. I denne rapport anvendes Delphin, idet programmet i forvejen er introduceret i
pensum på DTU og samtidig indeholder materialeparametre for et lignende kalciumsilikatmateriale.
Resultaterne fra simuleringen kan medvirke til at give en indikation af materialets hygrotermiske
egenskaber i form af fugtabsorbering, kapillarsugning, vanddampdiffusion og varmeledning, men
kan ikke direkte overføres til forsøget. Årsagen er, at der i simuleringsprogrammet indgår
materialeværdier for et andet kalciumsilikatmateriale, som ikke har helt de samme
materialeegenskaber som det kalciumsilikatmateriale, der anvendes i forsøget.
58
5.3 Simuleringsprogrammet Delphin
Computerprogrammet Delphin er et simuleringsprogram, der kan udføre komplekse beregninger af
fugt- og varmetransport i bygningsmaterialer samt i større sammensatte bygningsdele. Programmet
tager hensyn til materialernes specifikke egenskaber for fugt og varme, samt de generelle
materialeegenskaber som bl.a. porøsitet og densitet.
Simuleringsprogrammet Delphin benytter numeriske løsninger til at løse problemer med koblet
varme- og stoftransport. Programmet benytter balanceligninger for at beskrive strømninger og
lagring af fugt gennem materialet, samt modeller og kurver for adsorption, desorption og frigivelse
af fugt. Den numeriske løsning, der bestemmes ved finite volume diskretisering og integration over
tid, er - sammen med de angivne begyndelses- og randbetingelser - løsningen på de komplekse
udregninger.
Delphin er et forholdsvist brugervenligt program, der giver et godt overblik over de enkelte
elementer, som indgår i den samlede konstruktion der simuleres. De enkelte elementer er kort
beskrevet nedenfor.
o Geometri og konstruktion; Her optegnes konstruktionen i én eller flere dimensioner og der
laves diskretisering af den optegnede konstruktion.
o Materialer; Her udvælges materialer enten fra liste eller der kan oprettes nye materialer.
Under de enkelte materialer findes de specifikke materialeegenskaber, som benyttes i
balanceligningerne ved simuleringen.
o Begyndelsesbetingelser; Angivelse af et initialt fugtindhold eller en begyndelsestemperatur.
o Randbetingelser; Overgangsparametre mellem materialet og omgivelserne, der knyttes til
de klimatiske tilstande.
o Output; Her kan vælges hvilke typer resultater der ønskes vist i tabeller og grafer, f.eks.
temperaturer, vandindhold, relativ fugtighed m.fl..
Programmets brugergrænseflade med de ovenfor nævnte elementer kan ses i Bilag 5.1.
59
5.4 Simulering af kalciumsilikat
For at skabe en sammenhæng mellem beregningsresultater og resultater fra forsøget, udføres
simuleringen af kalciumsilikatmaterialet med samme klimaparametre og randbetingelser, som der
forekommer i forsøget. Derved opnås bedst overensstemmelse mellem de to
materialeundersøgelser.
5.4.1 Geometri og materialeparametre
Konstruktionen udgøres af kun én blok bestående af kalciumsilikat, som har samme dimensioner
som veje-prøveemnerne i forsøgsopstillingen (100 x 100 x 50 mm). Kalciumsilikaten vælges ud fra
de eksisterende materialer, som er tilknyttet programmet i materialedatabasen. Materialet er
klassificeret som et isoleringsmateriale og oprettet af Dresdens Tekniske Universitet. Produktet
vælges som alternativ til det i forsøget anvendte kalciumsilikatmateriale. De to materialer har en
smule afvigende materialeparametre, men i Delphin er der opgivet flere materialeparametre end de
der har været tilgængelige for de i laboratorieforsøget anvendte specialfremstillede
kalciumsilikatplader.
Den mest optimale ramme for sammenligning af simulering og forsøg, ville være en selvstændig
laboratorieanalyse af alle parametrene for det anvendte kalciumsilikatprodukt, hvor resultaterne
derefter kunne indgå i Delphin som et nyt materiale med korrekte materialeparametre. Men pga. den
relativt korte projektperiode har det ikke været muligt at udføre så mange grundlæggende forsøg, og
simuleringen benyttes derfor mere som en forklaringsmodel til mekanismerne i fugttransporten, og
til en relativ sammenligning med resultaterne fra forsøget.
Forskellen mellem kalciumsilikatmaterialerne i forsøget og simuleringen er mest tydelig med
hensyn til materialeparameteren densiteten, hvor forskellen er op til 50 kg/m3. Specialproduktet fra
MicroTherm har en angivet tørdensitet på 220 kg/m3, mens den i en mindre laboratorieundersøgelse
i dette projekt er målt til 233 kg/m3. I Delphin har kalciumsilikaten i en densitet på 270,1 kg/m3.
Afvigelser i densiteten spiller en rolle for flere af parametrene, bl.a. for porøsiteten, vandindholdet
ved mætning (”effective saturation moisture content”), samt vandoptagelses-koefficienten og
varmeledningsevnen.
I Delphin er der udarbejdet flere materialefunktioner, opstillet som kurver. Der indgår bl.a. en
vandoptagelseskurve, en omvendt vandoptagelseskurve, en kurve med konduktiviteten for vand i
væskeform, en kurve der viser vanddampdiffusiviteten afhængig af vandindholdet, samt en kurve
for varmeledningsevnen.
Materialeparametrene for begge kalciumsilikatprodukter, samt materialefunktioner for materialet
fra Delphin, er vist i Bilag 5.2.
60
5.4.2 Randbetingelser
Ved nærmere gennemgang af forsøgs konstruktionen, grænser de to modstående flader af
kalciumsilikatblokken (på hver sin side af tykkelsen) op til hvert deres klima; Et koldt ude klima
som gengiver den kolde aluminiumsplade (7,2 °C) og ét der skal efterligne indeklimaet i
klimarummet (18,5 °C og 66 % RF). Værdierne for klimaparametrene er taget fra målinger
undervejs i laboratorieforsøget. Kanterne på kalciumsilikatblokken gøres diffusionstætte og
adiabatiske ved at ændre på overgangskoefficienterne mellem materialet og det omgivende klima
for hhv. diffusion og varmekonduktivitet. Overgangskoefficienterne gøres så små som muligt for at
undgå interaktion mellem materiale og klima, ligesom der i forsøget sikres mod fugttransport og
varmetransmission ved brug af hhv. epoxymaling og Armaflexisolering. Endvidere sættes
konstruktionen til at have stor diffusionsmodstand ved den kolde side, samt en stor
varmetransmissionskoefficient, idet materialet i selve forsøget er befæstet op ad aluminiumspladen.
Overgangskoefficienterne ved fladen mod indeklimaet holdes på de typiske værdier for indendørs
overgangsisolanser, som forekommer ved lave lufthastigheder.
Tabel 5.1 viser de indtastede dimensioner, klimaparametre, samt randbetingelser. Og Figur 5.1 viser
en skitse med de indtastede randbetingelser, klimaparametre og materiale.
Værdier indtastet i Delphin
Konstruktion
hxbxd
Dimension
100 x 100 x 50 mm
Klimaparametre
RF
Temperatur
inde
66 %
18,5 °C
ude
( 80 %)
7,2 °C
Randbetingelser
Varmekonduktion
Overgangsparameter
inde
8 W/m2K
ude
10·103 W/m2K
kanter
0 W/m2K
Dampdiffusion
Overgangsparameter
inde
3·10-8 s/m
ude
2·10-100 s/m
kanter
2·10-100 s/m
Tabel 5.1 Værdier for dimension, klima- og randparametre indtastet i Delphin.
61
UDE (kold flade)
klimaparametre:
(80 % RF) og 7,2 °C
overgangsparametre:
10·103 W/m2K og 2·10-100 s/m
KANTER
overgangsparametre:
0 W/m2K og 2·10-100 s/m
INDE
klimaparametre:
66 % RF og 18,5 °C
overgangsparametre:
8 W/m2K og 3·10-8 s/m
Figur 5.1 Skitse af klima- og randparametre indtastet i Delphin-simuleringen.
5.4.3 Begyndelsesbetingelser
Der udføres i alt fire simuleringer, som udgør de fire forskellige konditioneringer af prøveemnerne:
ét rumtørt prøveemne uden opfugtning (TØR), hvor den initiale relative fugtighed sættes til 55 %,
samt tre prøveemner med forskellig opfugtning, således at det initiale vandindhold i prøveemnerne
henholdsvis er 2 vol.-%, 10 vol.-% og 25 vol.-% (VÅD, VÅD 10 og VÅD 25). Forkonditioneringen
af prøveemnerne indtastes i Delphin som en begyndelsesbetingelse, som ved det rumtørre
prøveemne er angivet i relativ fugtighed og for de opfugtede prøveemner er angivet ved volumetrisk
vandindhold i væskeform. Begyndelsesbetingelserne er angivet i Tabel 5.2.
Værdier indtastet i Delphin
Begyndelsesbetingelser
Prøveemne
TØR
Opfugtning
Opfugtningslag
55 % RF
3
50,0 mm
VÅD
3
0,9 m /m
1,1 mm
VÅD 10
0,9 m3/m3
5,6 mm
VÅD 25
0,9 m3/m3
13,9 mm
Tabel 5.2 Begyndelsesbetingelser indtastet i Delphin for de enkelte prøveemner.
Der henvises til Afsnit 4.3 for detaljeret beskrivelse af konditioneringerne.
62
5.4.4 Simulering og output
Der simuleres over en periode på 60 dage for at være sikker på, at materialet opnår ligevægt med
omgivelserne.
Der udarbejdes output-tabeller der beskriver temperatur, relativ fugtighed og vandindhold gennem
tykkelsen af materialet, tabeller for det samlede fugtindhold (i damp og væskeform), samt for
vanddampdiffusionsfluxen ved overfladen mod indeklimaet.
5.5 Resultater
Simuleringen i Delphin viser resultaterne på tabelform, som kan kopieres og indsættes i Excel, hvor
der udarbejdes grafer for de vigtigste resultater. Det første resultat, der skulle bruges til at fastlægge
en tidsplan for afmontering og destruktiv måling af de enkelte prøveemner ses i Diagram 5.1.
Diagrammet viser vanddampdiffusionsfluxen mod indeklimaet for de fire forskellige
konditioneringer, samt hvornår de respektive kurver når nullinjen, hvor materialet har nået ligevægt
med omgivelserne (vist med lodret grænselinje).
25
20
Dampflux [g/m2h]
15
TØR
10
VÅD
VÅD 10
5
VÅD 25
0
-5
-10
1. Vejeprøve
3. Vejeprøve
2. Vejeprøve
720 timer 892 timer
1190 timer
Timer
Diagram 5.1 Simuleringsresultat: Vanddampdiffusionsflux mod indeklima. De lodrette markeringer
viser hvornår de respektive kurver når nullinjen og dermed er kommet i ligevægt med indeklimaet.
De runde markeringer viser tidspunkter for destruktive vejninger i laboratorieforsøget.
Af diagrammet ses det, at det rumtørre prøveemne (TØR, 55 % RF) og det mindst opfugtede
materiale (VÅD, 2 vol.-%) opnår ligevægt på omtrent samme tidspunkt efter 720 timer. Efterfulgt
af hhv. VÅD10, prøveemne med et vandindhold på 10 vol.-% og VÅD25, prøveemne med et
63
vandindhold på 25 vol.-%. Diffusionen ses fra starten at være positiv for VÅD25, men negativ for
TØR, VÅD og VÅD10, dvs. at de tre sidstnævnte optager fugt fra indeklimaet i starten, hvorimod
VÅD25 hele tiden afgiver fugt.
Tidsplanen for de destruktive vejninger fastlægges primært efter graferne for TØR og VÅD, idet
disse skal opskæres ved tre forskellige stadier. Den første opskæring finder sted efter 240 timer (10
dage), da det er vigtigt at prøveemnet har optaget en målbar mængde vanddamp, men stadig er langt
fra ligevægt. Den anden opskæring finder sted efter 552 timer (23 dage), hvor prøveemnet set ud fra
simuleringen er tæt på ligevægt. Den sidste opskæring, indeholdende samtlige typer prøveemner,
finder sted efter 1104 timer (46 dage), hvor alle prøveemner undtagen VÅD 25 skulle have nået
ligevægt.
Af Diagram 5.2 ses det, at alle prøver ved ligevægt opnår samme mængde fugtindhold. Kurven for
det tørre prøveemne har en stigende kurve, idet den optager fugt, mens de øvrige prøveemner har
aftagende kurver som viser at de afgiver fugt.
0,14
Fugtindhold [kg]
0,12
720
892
1190
timer
timer
timer
0,1
0,08
VÅD
0,06
VÅD 25
VÅD 10
TØR
0,04
0,02
0,0048
0
Timer
Diagram 5.2 Simuleringsresultat: Udvikling i fugtindhold over tid. Ligevægt er angivet med lodret
markering. Alle prøver når samme fugtindhold ved ligevægt, og indeholder ca. 4,8 g fugt.
De fire prøveemner med forskellige konditioneringer opnår ifølge simuleringsresultaterne samme
fugtindhold, når de kommer i ligevægt med omgivelserne (indeklimaet). Ved nærmere undersøgelse
af hvert enkelt prøveemne ses det, at vandindholdet og den relative fugtighed set over tykkelsen af
prøveemnet, ligeledes holder et konstant niveau, når prøveemnet har opnået ligevægt. Efter
ligevægt er indtrådt og de fire prøveemner sammenlignes ses det af Diagram 5.3 og 5.4, at
fugtprofilerne og RF-profilerne er identiske for alle prøveemner.
64
Vandindhold, volumenfraktion [m3/m3]
0,016
0,014
0,0335 m fra kold flade
0,012
0,01
VÅD
0,008
VÅD 10
0,006
VÅD 25
TØR
0,004
0,002
0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050
Afstand fra kold flade [m]
Diagram 5.3 Simuleringsresultat: Fugtprofiler for de fire prøveemner med forskellig konditionering
ved ligevægt.
100
90
Relativ fugtighed [%]
80
70
0,0335 m fra kold flade
60
VÅD
50
VÅD 10
40
VÅD 25
30
TØR
20
10
0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050
Afstand fra kold flade [m]
Diagram 5.4 Simuleringsresultat: RF-profiler for de fire prøveemner med forskellig konditionering
ved ligevægt.
Det endelige fugtprofil for de fire prøveemner viser højest vandindhold inde ved den kolde flade,
hvorfra vandindholdet falder lineært ud mod indeklimaet. Omkring 0,0335 m fra den kolde flade
forekommer der et tydeligt knæk på kurven, som herefter ændrer form til en blød kurve, som stadig
er faldende ud mod indeklimaet. Ligeledes ses det tydelige knæk på grafen over den relative
fugtighed, der ved samme afstand til den kolde flade og ved omkring 92 % RF begynder at falde
65
lineært ud mod indeklimaet. Grafen viser endvidere at den relative fugtighed i materialet ligger
mellem 90 og 100 % i mere end 3/5 af materialet.
20
2000
Temp
18
1800
Partialdamptryk
16
1600
Mætningsdamptryk
14
1400
12
1200
10
1000
8
800
6
600
4
400
2
200
Damptryk [Pa]
Temperatur [°C]
Ved ligevægt med omgivelserne har alle prøveemnerne altså samme vandindhold og relative
fugtighed gennem tykkelsen, og ligeledes identiske temperatur- og partielle damptryksprofiler.
Damptryk, temperatur, relativ fugtighed og vandindhold gennem prøveemnernes tykkelse ved
ligevægt kan ses på Diagram 5.5, 5.6 og 5.7. Der gøres opmærksom på, at ordinatakserne ikke er
sammenhængende, men kun beskriver værdierne for de tilhørende grafer nævnt ved aksen med
udgangspunkt i abscisseaksen, som beskriver placeringen af den pågældende værdi i prøveemnet.
0
0
0
0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05
Afstand fra kold flade [m]
Diagram 5.5 Simuleringsresultat: Temperatur, mættet vanddamptryk og vanddamppartialtryk
gennem tykkelsen af prøveemne ved ligevægt. Den lodrette grænselinje markerer placeringen af
knækpunktet på temperatur- og damptrykskurverne.
66
2000
RF
90
1800
Partialdamptryk
80
1600
Mætningsdamptryk
70
1400
60
1200
50
1000
40
800
30
600
20
400
10
200
Damptryk [Pa]
Relativ fugtighed [%]
100
0
0
0
0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05
Afstand fra kold flade [m]
0,016
1600
0,014
1400
0,012
1200
0,01
1000
0,008
800
0,006
600
0,004
400
0,002
200
Vandindhold
Partialdamptryk
Damptryk [Pa]
Vandindhold [m3/m3]
Diagram 5.6 Simuleringsresultat: Relativ fugtighed, mættet vanddamptryk og vanddamppartialtryk
gennem tykkelsen af prøveemne ved ligevægt. Den lodrette grænselinje markerer knækpunktet på
RF- og damptrykskurverne.
0
0
0
0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05
Afstand fra kold flade [m]
Diagram 5.7 Simuleringsresultat: Vandindhold og vanddamppartialtryk gennem tykkelsen af
prøveemnet ved ligevægt. Den lodrette grænselinje markerer knækpunktet på kurverne for
vandindhold og damptryk.
Af diagrammerne ses det, at knækpunkterne på graferne er sammenfaldende i afstanden 0,0335
meter fra den kolde flade.
67
5.6 Diskussion
Resultaterne ovenfor giver anledning til en analyse af hvordan materialet indstiller sig i ligevægt og
om der forekommer ændringer efter ligevægt er indtrådt. Udviklingen af vandindholdet og det
styrende vanddamppartialtryk over simuleringsperioden for to af prøveemnerne, TØR og VÅD er
derfor undersøgt nærmere. Grafer for de resterende prøveemner kan ses i Bilag 5.3.
Selvom de fire prøveemner ved ligevægt opnår samme mængde vandindhold og fugtprofiler, er der
stor forskel på fugttransportens udvikling over simuleringsperioden. Fugtprofilernes udvikling og
med dertilhørende vanddamppartialtryk for prøveemnet TØR er vist i Diagram 5.8.
1600
0,016
0,014
1400
0,012
1200
0,01
1000
0,008
800
0,006
600
0,004
Vandindhold
400
200
0,002
0
0
24 t, vand
48 t, vand
Vanddamppartialtryk [Pa]
Vandindhold [m3/m3]
Vanddamppartialtryk
72 t, vand
120 t, vand
168 t, vand
216 t, vand
720 t, vand
24 t, tryk
48 t, tryk
72 t, tryk
120 t, tryk
168 t, tryk
216 t, tryk
720 t, tryk
Afstand fra kold flade [m]
Diagram 5.8 Simuleringsresultat: Vandindholdet og vanddamppartialtrykket set over tykkelsen af
det tørre prøveemne (initialt konditioneret til 55 % RF). Kurverne angiver forskellige tidspunkter
gennem simuleringsperioden. Pilene viser knækpunktets forløb. Ligevægt indtræder ved de øverste
kurver efter 720 timer.
Diagram 5.8 viser at fugtindholdet i det tørre prøveemne stiger over tid, og at den største stigning
finder sted inde ved den kolde flade, hvorimod der næsten ingen ændring sker ved overfladen mod
indeklimaet. Samtidig ses det, at det karakteristiske knækpunkt flyttes fra det høje fugtindhold ved
den kolde flade mod det lave fugtindhold ved indeklimaet.
Damptrykkene på hver sin side af materialet holdes konstant under hele simuleringen, idet
simuleringen udføres ved stationære forhold. Fugttransporten vil ved diffusion af vanddamp ske fra
det høje damptryk ved indeklimaet, mod det lave damptryk ved den kolde flade. Damptrykket
68
ændres gradvist med fugtakkumuleringen inde ved den kolde flade og damptrykket stiger sammen
med vandindholdet ud mod indeklimaet. Dette ses ved at knækpunktet, på grafen for både
vandindhold og damptryk, rykkes mod højre (mod indeklimaet) over tidsperioden, se Diagram 5.8.
Efter ca. 720 timer vil damptrykket ca. 0,0335 meter fra den kolde flade (ca. 16,5 mm fra
indeklimaet) være ligeså højt som damptrykket i indeklimaet ved 66 % RF og 18,5 °C og uden en
trykgradient vil der ikke ske mere fugttransport i dampform mellem dette punkt og indeklimaet.
Ved den kolde flade vil damptrykket stadig være lavere pga. den lave temperatur og der vil således
stadig være en damptryksgradient mellem den kolde flade og punktet ved 0,0335 meter, idet
temperaturen også er forskellig gennem materialet. Damptryksgradienten over denne del af
materialet vil medføre at der stadig vil ske en fugttransport ved diffusion af vanddamp, men da der
ikke bliver tilført mere vanddamp fra indeklimaet, pga. det konstante damptryk, må vanddampen
hentes ved kapillarsugning af det akkumulerede vand ved den kolde flade.
Som vist for prøveemnet TØR, viser Diagram 5.9 fugtprofilets udvikling og vanddamppartialtrykket for prøveemnet VÅD. Diagrammer for VÅD 10 og VÅD 25, som har samme
udvikling som VÅD, men over en længere periode, er vist i Bilag 5.3.
1800
0,07
Vanddamppartialtryk
48 t, vand
1400
Vandindhold [m3/m3]
24 t, vand
1600
0,05
1200
0,04
1000
0,03
800
600
P2
0,02
P1
0,01
Vandindhold
0
400
200
0
Vanddamppartialtryk [Pa]
0,06
72 t, vand
120 t, vand
168 t, vand
264 t, vand
720 t, vand
24 t, tryk
48 t, tryk
72 t, tryk
120 t, tryk
168 t, tryk
264 t, tryk
720 t, tryk
Afstand fra kold flade [m]
Diagram 5.9 Simuleringsresultat: Vandindholdet og vanddamppartialtrykket set over tykkelsen af
prøveemnet VÅD, med et initialt vandindhold på 2 vol.-%. Kurverne angiver forskellige tidspunkter
gennem simuleringsperioden. Pilene viser knækpunktets forløb. Ligevægt indtræder ved de nederste
kurver efter 720 timer.
69
Af Diagram 5.9 ses det, at fugtindholdet over simuleringsperioden reduceres i det våde prøveemne.
Prøveemnet er initialt opfugtet til 2 vol.-%, hvor vandet er placeret i det yderste lag tættest på den
kolde flade. Efter 24 timer er en stor del af vandindholdet allerede transporteret længere ind i
materialet, og vandindholdet ved den kolde flade er reduceret fra 0,09 til 0,062 m3/m3. Kurven for
vandindholdet viser over en længere periode to knækpunkter (P1 og P2), hvor knækpunktet yderst
mod indeklimaet (P1) ligner det som kunne ses for det tørre prøveemne, mens det andet knækpunkt
(P2) viser en skarp overgang mellem det påførte, akkumulerede vand og det område, hvor
dampdiffusionen følger damptryksgradienten. Over tiden falder vandindholdet ved den kolde flade
drastisk, men holdes stort set konstant mellem de to knæk (P1 og P2), hvilket viser at vandet inde
ved den kolde flade transporteres ud mod indeklimaet. Da damptrykket er stigende ud mod
indeklimaet, vil transporten ikke ske ved diffusion, som kun forekommer fra højt mod lavt
damptryk. I stedet opstår fugttransporten pga. vandtryksforskelle og hydrostatiske undertryk i
materialets kapillærer, og fugten flyttes ved kapillarsugning.
Vanddamppartialtrykket på Diagram 5.9 ses ligeledes at falde med tiden, men damptrykket er
højere inde i materialet end for indeklimaet pga. den høje relative fugtighed i materialet. I Bilag 5.4
viser Diagram 5.4.4 den relative fugtighed, som fastholdes over 90 % i størstedelen af det våde
prøveemne gennem hele simuleringsperioden. Den høje relative fugtighed øger damptrykket i
materialet, hvilket medfører at damptransporten ved diffusion vil ske fra materialet mod
indeklimaet indtil ligevægten indfindes og damptryksgradienten forsvinder.
Ligevægten med omgivelserne finder sted efter ca. 720 timer, hvorefter der ikke vil ske yderligere
udveksling af fugt ved vanddampdiffusion med indeklimaet, og prøveemnet vil fra dette tidspunkt
have uændret vandindhold og vanddamppartialtryk. Dermed har de to prøveemner (TØR og VÅD)
nøjagtigt samme forudsætninger for fugttransport, der nu kun vil ske internt i materialet pga. den
manglende damptryksgradient yderst i materialet mod indeklimaet.
Materialet har altså under konstante klimatiske forhold hermed ”dannet sin egen fugtspærre” og det
akkumulerede vand ved den kolde flade, som transporteres mod det lavere vandindhold mod
indeklimaet, vil ikke passere denne fugtspærre, idet temperaturen og vanddamppartialtrykket her er
højere end ved den kolde flade og vandindholdet i porerne er for lavt til at skabe et sugende
vandtryk. Damptryksgradienten vil til gengæld medføre at fugten transporteres tilbage mod den
kolde flade ved diffusion.
Hvis der herefter ændres på de klimatiske forhold, vil materialet forsøge at nå ligevægt med de nye
klimaparametre og damptrykket vil ændres igennem materialet og der vil igen ske udveksling af
fugt med indeklimaet.
Diagrammer der viser udviklingen i den relative fugtighed, temperaturen og damptrykket kan ses
for alle prøveemnerne i Bilag 5.4.
70
5.7 Konklusion
Simuleringen af laboratorieforsøget giver en god indikation af, hvordan fugten bevæger sig i
materialet og hvilke mekanismer der er involveret i fugttransporten. Gennem simuleringsperioden
sker der en udvikling i både temperatur, relativ fugtighed, vanddamppartialtryk og vandindhold,
som alle er mekanismer der påvirker hinanden internt i materialet, og som skaber fugttransporten.
I det tørre prøveemne vil fugtindholdet stige over vis en periode pga. vanddampdiffusion fra
indeklimaet ind i materialet.
I det våde prøveemne vil en stor del af det akkumulerede vand blive transporteret, først ved
kapillarsugning og dernæst diffusion, ud mod det varmere klima, hvor det vil fordampe.
Fugttransporten mellem materiale og indeklima standser når damptrykket udlignes, i begge tilfælde
efter ca.720 timer.
Det samlede vandindhold i prøveemnet vil dernæst være konstant så længe klimaet på begge sider
af prøveemnerne holdes konstant, men der vil stadig ske en kontinuerlig fugttransport inde i
materialet, bestående af både vanddampdiffusion og kapillarsugning.
71
6. Diskussion
Efter udførelse af laboratorieforsøg og simulering af kalciumsilikatmaterialets fugtegenskaber, kan
de fundne resultater nu sammenlignes tværfagligt. Sammenligningen er opdelt under de respektive
emner for forsøgene.
Varmeledningsevne
Resultatet fra simuleringen af den opfugtede prøve VÅD, konditioneret til 2 vol.-% vandindhold,
viste ingen væsentlig ændring i temperaturgradienten over udviklingsforløbet – se Diagram 5.4.3 i
Bilag 5.4. Dermed ser det ikke ud til at varmeledningsevnen bliver påvirket af opfugtningen, som
endda er større end den opfugtning der finder sted i laboratorieundersøgelsen omkring
varmeledningsevnen. I undersøgelsen er den mest opfugtede prøve konditioneret ved 85 % RF og
25 °C, således at materialet har et vandindhold omkring 0,6 vol.-%. Undersøgelsen viste ligeledes,
at varmeledningsevnen ikke ændredes væsentligt ved opfugtning. Materialet kan således stadig
klassificeres som et godt isoleringsprodukt, selv under opfugtning ved en høj relativ fugtighed.
Fugtmålinger
Resultatet fra simuleringen viste, at der indfandt sig en ligevægt mellem materiale og omgivelserne.
Dette kom bl.a. til udtryk i damptrykket, hvor damptryksgradienten var udlignet således, at
damptrykket i et specifikt punkt indeni materialet og damptrykket i indeklimaet var ens, i det
tidspunkt ligevægten indtraf.
Måleresultaterne fra forsøget derimod viste ikke et konstant damptryk mellem punktet i materialet
og indeklimaet, men viste en tendens til at damptrykket var ved at indstille sig og nærme sig
ligevægtsbetingelserne.
Sammenligning af resultaterne fra forsøget og simuleringen er vist for hhv. relativ fugtighed,
temperatur og damptryk i Diagram 6.1, 6.2 og 6.3.
Dog skal det bemærkes, at sammenligningen kun kan benyttes idet der tages forbehold for følgende:
o De to kalciumsilikatmaterialer benyttet i hhv. forsøg og simulering har ikke samme
materialeparametre.
o Måleresultaterne for RF fra forsøget er afstemt med kalibreringskurver, men målinger over
94 % RF kan være afvigende idet der er benyttet lineær ekstrapolation med
kalibreringsgrafer i dette område.
72
o Måleresultater for temperatur fra forsøget kan være afvigende, idet der ikke er udført
kalibrering af temperatur på fugtsensorerne og idet sensoren ved indbygning i pex-rør ikke
sidder helt tæt på det fugtige materiale, men måler luftens temperatur lige over materialet.
o De udregnede damptryk fra forsøget er fundet på baggrund af de målte temperaturer og RF,
som begge kan være afvigende. Dermed kan damptrykket ligeledes afvige.
o Der ses generelt en tendens til afvigende resultater mellem udregninger og laboratorieforsøg.
Afvigelserne er forsøgt markeret på graferne og er estimeret til 3 % RF, 1 °C og dermed en udregnet
værdi på 150 Pa idet afvigelser kan forekomme for både temperatur og RF samtidig.
100
Relativ fugtighed [%]
90
80
70
60
50
0
0,005
0,01
Forsøg TØR 1
0,015
0,02
0,025
0,03
0,035
Afstand fra aluminiumsplade [m]
Forsøg TØR 2
Forsøg VÅD
0,04
0,045
0,05
Simulering
Diagram 6.1 Sammenligning af resultater for relativ fugtighed mellem måleresultater fra forsøg og
simuleringsresultater. Måleresultaterne er fra slutningen af forsøget, hvor der ses en tendens for
ligevægtstilnærmelse og simuleringsresultatet er fra ligevægtsøjeblikket. Afvigelser for
måleresultaterne er markeret for 3 % RF og markering af knækpunkt er vist ved lodret grænselinje.
73
18
16
Temperatur [°C]
14
12
10
8
6
4
2
0
0
0,005
0,01
Forsøg TØR 1
0,015
0,02
0,025
0,03
0,035
Afstand fra aluminiumsplade [m]
Forsøg TØR 2
Forsøg VÅD
0,04
0,045
0,05
Simulering
Diagram 6.2 Sammenligning af resultater for temperatur mellem måleresultater fra forsøg og
simuleringsresultater. Måleresultaterne er fra slutningen af forsøget, hvor der ses en tendens for
ligevægtstilnærmelse og simuleringsresultatet er fra ligevægtsøjeblikket. Afvigelser for
måleresultaterne er markeret for 1 °C og markering af knækpunkt er vist ved lodret grænselinje.
1600
1400
Damptryk [Pa]
1200
1000
800
600
400
200
0
0
0,005
0,01
Forsøg TØR 1
0,015
0,02
0,025
0,03
0,035
Afstand fra aluminiumsplade [m]
Forsøg TØR 2
Forsøg VÅD
0,04
0,045
0,05
Simulering
Diagram 6.3 Sammenligning af resultater for damptryk mellem måleresultater fra forsøg og
simuleringsresultater. Måleresultaterne er fra slutningen af forsøget, hvor der ses en tendens for
ligevægtstilnærmelse og simuleringsresultatet er fra ligevægtsøjeblikket. Afvigelser for
måleresultaterne er markeret for 150 Pa og markering af knækpunkt er vist ved lodret grænselinje.
74
Af Diagram 6.1, 6.2 og 6.3 ses det, at de i forsøget fundne resultater faktisk er relativt
sammenlignelige med simuleringsresultaterne som forekommer ved ligevægt. Afvigelserne vist for
måleresultaterne fra forsøget medfører at graferne kan ligge i området omkring simuleringsgrafen.
Ses der bort fra afvigelserne, viser der sig stadig en tendens til at graferne for måleresultaterne har
samme hældning som simuleringsgrafen, men ligger forskudt.
Efter simuleringen i Delphin burde ligevægt forekomme efter ca. 720 timer, ca. 30 dage, for både
det tørre og det opfugtede prøveemne. Igen tages der forbehold for, at de to kalciumsilikatmaterialer
ikke har samme materialeparametre, hvilket kan betyde at der skal gå længere tid før materialet
benyttet i forsøget opnår ligevægt. Samtidig viser målinger fra klimarummet under forsøget, at
klimaet svinger i både temperatur og RF i modsætning til de stationære forhold i simuleringen.
Alligevel ses der i forsøget en tendens for at materialet nærmer sig ligevægt med omgivelserne,
hvilket er bedre sammenligningsgrundlag for de opsatte kalciumsilikatplader i praksis.
Fugtindhold
I forsøget er fugtindholdet fundet for hver delprøve ved vejning og dernæst omregnet til
volumenprocent fugtindhold, som tager hensyn til tørdensiteten af materialet. Ligesom det
forekommer for det hele prøveemne, vil fugten ligeledes være fordelt i hvert enkelt af de fire
delprøver, således at der er mest fugt i hver delprøve i den side der vender mod den kolde flade, og
mindst fugt i den side der vender mod indeklimaet. Volumenprocenten som er angivet for hver
delprøve, er således en form for gennemsnit af det volumetriske fugtindhold der forekommer i hver
side af delprøven. Diagram 6.4 viser fugtindholdet fundet ved opskæring af prøveemne TØR 3 ved
sidste opskæring, dvs. nær ligevægt.
14,0
Vandindhold [vol.-%]
12,0
10,0
8,4
8,0
6,0
5,0
3,6
4,0
2,0
0,5
0,0
0 til 1,5
1,5 til 2,5
2,5 til 3,5
Afstand til aluminiumsplade [cm]
3,5 til 5
Vandindhold, TØR 3
Diagram 6.4 Fugtindhold gennem prøveemne TØR 3 fundet ved opskæring efter 46 dage.
Fugtindhold er angivet i volumenprocent.
75
Fugtindholdet angivet i stolpediagrammet kan herefter ændres til et kurveforløb, først ved at angive
det gennemsnitlige volumetriske fugtindhold over tykkelsen af delprøven, og dernæst lave en
fugtfordeling indenfor de enkelte delprøver, hvor det volumetriske fugtindhold er størst i den side
der vender mod den kolde flade. Det antages, at andelen af fugt er væsentlig større i denne side, og
hældningen af den samlede kurve bliver dermed næsten lineær over delprøve 1, 2 og 3. I delprøve 4
skal der anvendes en anden type graf, formegentlig med en eksponentiel aftagende udvikling.
Den nye estimerede fugtfordeling er vist i Figur 6.1.
14,0
Vandindhold [vol.-%]
12,0
10,0
8,4
8,0
6,0
5,0
3,6
4,0
2,0
0,5
0,0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Afstand til aluminiumsplade [cm]
del 1
del 2
del 3
del 4
4
4,5
5
Figur 6.1 Den modificerede fugtfordeling gennem prøveemnet TØR nær ligevægt. Fugtfordelingen
er tilpasset efter den interne fugtfordeling der udover i hele prøveemnet også forekommer i hver
delprøve gennem prøveemnet.
Den modificerede fugtfordeling fra Figur 6.1 viser en lignende kurve som den der er fundet i
simuleringsresultatet for ligevægt.
76
7. Konklusion
Ved indvendig efterisolering af fugtige kældre, er det afgørende at tage hensyn til
byggematerialernes fugtegenskaber, således at materialerne ikke opfugtes til kritiske niveauer og
dermed øger risikoen for at skabe et mere usundt indeklima, pga. skimmel og svampeskader i
konstruktionen.
Kalciumsilikat er et isoleringsprodukt, der kendes for at have gode kapillarsugende egenskaber,
hvilket giver gode muligheder for fugttransport gennem materialet. Kalciumsilikatet er et uorganisk
materiale, og dets basiske egenskaber medfører endvidere at materialet er sikret mod
skimmelsvampevækst.
Der har dog været skabt en del debat om hvorvidt materialet fungerer optimalt efter hensigten om,
at en udadgående fugttransport ved kapillarsugning kan modsvare den indadgående fugttransport
ved diffusion, så der opstår en acceptabel ligevægt i materialet under stationære forhold.
Med henblik på at eftervise hypotesen om den opståede ligevægt i materialet, blev der udført
laboratorieforsøg og simulering med kalciumsilikatmaterialet, hvor målinger af den relative
fugtighed, temperatur og vandindhold derefter kunne sammenlignes.
Resultaterne fra simuleringen viste, at der opstår en ligevægt i materialet idet damptryksgradienten
mellem materiale og indeklima forsvinder og dermed stopper vanddampdiffusionen. Det
akkumulerede fugtindhold i materialet forbliver i materialet, idet der stadig ses en damptrykgradient
internt i materialet, der forårsager en diffusion af vanddamp ind gennem materialet, væk fra
indeklimaet. Denne damptryksgradient ændres ikke over tid og må derfor opretholdes af tilført fugt
fra det akkumulerede fugtindhold, fundet i lagene inde ved den kolde flade, forårsaget af
kapillarsugning.
Resultaterne fra laboratorieforsøget viste at samme ligevægt virkelig var ved at indfinde sig i
materialet, men grundet en for kort forsøgsperiode, var det ikke muligt at se en fastholdt endelig
ligevægt.
Forsøg og simulering skaber derfor belæg for at konkludere, at kalciumsilikat som
isoleringsprodukt til brug for indvendig efterisolering i fugtige kældre, besidder de
materialeegenskaber der kan være med til at minimere de skimmel- og svampeskader, der kan opstå
ved efterisolering i fugtige kældre.
77
8. Litteraturliste
Bøger, Projekter og Rapporter
Building Physics (2007)
Hens, H. S. L. C.;”Building Physics – Heat, Air and Moisture”; ISBN 978-3-433-01841-5, 2007.
Gottfredsen og Nielsen (2003)
Gottfredsen, F.R. og Nielsen, A.; ”Bygningsmaterialer – Grundlæggende egenskaber”;
Polyteknisk Forlag, 1. udgave, 3. oplag, 2003.
Hansen og Hansen (1999)
Hansen, K.K. og Hansen, E.J.D.P.; ”Kapillarsugning – Del af Varme- og fugttekniske
undersøgelser af alternative isoleringsmaterialer”;
Institut for Bærende Konstruktioner og Materialer, Danmarks Tekniske Universitet, 1999.
Icopal Håndbog 9 (2003)
Icopal a/s; ”Icopal Håndbog nr. 9”; ISBN 87-986146-2-2, 9. udgave, 2003.
Kristiansen og Rode (1999)
Kristiansen, F. og Rode, C.; ”Varmeledningsevne ved forskellige fugtforhold - Del af Varme- og
fugttekniske undersøgelser af alternative isoleringsmaterialer”; Sagsrapport SR-0004,
Institut for bygninger og energi, Danmarks Tekniske Universitet, 1999.
Mahmudovski (2004)
Mahmudovski, S.; ”Kapillarsugende isolering til indvendig isolering af bygninger”;
Eksamensprojekt ved BYG•DTU, Danmarks Tekniske Universitet, 2004.
Micro Therm (2010)
Micro Therm Aps; ”Undgå kondens, fugt, skimmelsvamp, dårlig indeklima, kuldebroer – indvendig
efterisolering uden risiko”; Folder, Micro Therm Aps, 2010.
Munch og Hansen (2003)
Munch, T.A. og Hansen, K.K.; ”Vejledning til måling af varmeledningsevne for tørre og fugtige
materialer”; Udkast, Danmarks Tekniske Universitet, 2003.
SBi (2009)
Brandt, E. et al.; ”SBi-anvisning 224 – Fugt i bygninger”; Statens Byggeforskningsinstitut, 2009.
Scheffler (2008)
Scheffler, G.A.; ”Validation of Hygrothermal Material Modelling under Consideration of the
Hysteresis of Moisture Storage”; PhD Thesis, Dresden University, 2008.
78
Vos (1969)
Vos, B.H.; ”Kondensation i bygningsdele”; Afdelingen for Bygningsfysik, 1969.
Programmer
Delphin 5 (2004-2008)
Delphin 5, version 5.6.5; Simuleringsprogram; Copyright: Nicolai, A. og Grunewald, J.
Piccolo Light (1999)
Piccolo Light, version 5.01.14; Program til nedhentning af data fra datalogger; Copyright: Profort
A/S 1999-2011.
Links
www.armacell.com
Hjemmeside omkring Armaflexisolering benyttet i forsøget.
www.bmtinstruments.com
Hjemmeside for virksomheden BMT Instruments, der har udlånt fugtsensorer og datalogger til
forsøget.
www.ebst.dk/bygningsreglementet.dk
Hjemmeside omkring dan danske lovgivning indenfor byggeriet.
www.microtherm.dk
Hjemmeside for forhandler af de anvendte kalciumsilikatplader (Indeklimaplader).
www.sensirion.com
Hjemmeside for de benyttede fugtsensorer i forsøget.
www.weber.dk
Hjemmeside for Weber Saint-Gobain, benyttet til information om malingsprodukt brugt i forsøg.
79
DTU Civil Engineering
Department of Civil Engineering
Technical University of Denmark
Brovej, Building 118
2800 Kgs. Lyngby
Telephone 45 25 17 00
www.byg.dtu.dk