Mikko Vatanen
Lapin AMK
CLT-seminaari 26.3.2015, Kemi
CLT-koetalon rakennusfysikaalinen seurantatutkimus:
- Tarvekartoitus ja aiheiden määräytyminen
Väittämät
Tutkimusaiheet
Testit
Kosteusteknisesti turvallinen
 Kosteustekniset mittaukset
1) Diffuusion kondessi
2) Kesäkondenssi
3) Homeriskitarkastelu
Hyvä lämpötekninen toimivuus
 Lämpötekniset mittaukset
 Ilmatiiveysmittaukset
 Energiankulutuksen seuranta
4) Eristävyys ja lämpöjakauma
5) Ilmatiiveys
6) Energiankulutus
Paukemelu, onko haasteellinen?
 Rakenteiden paukemelun
mittaukset
 Laboratoriotutkimukset
7) Paukemelun frekvenssi ja
intensiteetti
Hyvä ääneneristävyys
 Vaipparakenteiden
ilmaääneneristävyyden mittaukset
8) Julkisivun ilmaääneneristävyys
Luja, jämerä, muotonsapitävä
 Rakenteiden muodonmuutosten
mittaukset
9) Vaakarakenteiden taipumat
CLT-rakenteiden kosteustekninen toiminta:
- Huomioita Kemin CLT-koetalon rakennusfysikaalisesta
seurantatutkimuksesta
 12 mittaussektoria:
pohjois-, ja eteläseinät, yp ja ap
 96 mittausanturia [°C, RH%]
 2 eri rakennetyyppiä seinissä
 Täysin automaattinen tiedonkeruujärjestelmä
 Yli 50 miljoonaa mitattua arvoa / vuosi
 4 anturoitua
kohtaa/sektori
(lämpö ja kosteus)
 Anturit on sijoitettu
rakennekerrosten
rajapintoihin (Layerit)
ESIMERKKI:
T = +20 °C
RH = 90 %
RH = 30 %
AH = 2 g/m3
AH = 4 g/m3
pv = 243 Pa
pv = 541 Pa
Näin on
viileänä/kylmänä
ajanjaksona saatu
aikaan normaalia
asumista vastaava
vesihöyryn
osapaineiden ero sisäja ulkoilman välille.
CLT
Kemin CLT-koetalolla on
nostettu sisäilman
kosteuspitoisuutta (ja
siten vesihöyryn
osapainetta)
lisäkostutuksen avulla.
T = -10 °C
ERISTETILA
INFO:
Diffuusio huokoisessa
rakenteessa aiheutuu
vesihöyryn
osapaineiden erosta
rakenteen eri puolilla.
Lämpimän sisäilman kosteus
pyrkii diffusoitumaan kohti
rakenteen ulompia osia.
?
ULKOPUOLI
DIFFUUSION KONDENSSI
-SKENAARIO
SISÄPUOLI
ESIMERKKITULOKSIA: SEKTORI 3
T = -0,8 °C
T = +19 °C
RH = 74 %
RH = 37 %
AH = 3,4 g/m3
AH = 6 g/m3
pv = 427 Pa
pv = 809 Pa
Mitattua tietoa:
 CLT toimii tehokkaana
höyrynsulkuna.
 Ei riskiä diffuusion
kondenssille.
Teoriassa:
 CLT-rakenne toimii
kosteusteknisesti hyvin
tuuletusraollisissa
rakenteissa.
 Ilman tuuletusrakoa
toteutettavissa
sovelluksissa erillinen
tarkastelu on tarpeen.
CLT
ERISTETILA
KESÄKONDENSSI-SKENAARIO
VAIHE 1:
INFO:
Kesäkondenssilla
tarkoitetaan diffuusion
vaikutuksesta siirtyvän
kosteusvirran siirtymistä
ulkoa sisäänpäin, sekä
mahdollista
kondensoitumista
(tiivistymistä)
höyrynsulkurakenteen
ulkopintaan.
Rakenteiden uloimpiin osiin voi
kertyä lisäkosteutta viistosateiden
vaikutuksesta.
ULKOPUOLI
SISÄPUOLI
ESIMERKKI:
RH = 65 %
RH = 80 %
AH = 20 g/m3
AH = 16 g/m3
pv = 2800 Pa
pv = 2180 Pa
KESÄKONDENSSI-SKENAARIO
VAIHE 2:
Lämmin ja kostea ulkoilma
(yhdessä julkisivuun kertyneen
lisäkosteuden kanssa) voi aiheuttaa
diffuusion kulkemisen ”väärään”
suuntaan.
CLT
T = +22 °C
ERISTETILA
T = +30 °C
?
ULKOPUOLI
SISÄPUOLI
INFO:
Kesäkondenssilla
tarkoitetaan diffuusion
vaikutuksesta siirtyvän
kosteusvirran siirtymistä
ulkoa sisäänpäin, sekä
mahdollista
kondensoitumista
(tiivistymistä)
höyrynsulkurakenteen
ulkopintaan.
ESIMERKKITULOKSIA: ETELÄJULKISIVU
Mitattua tietoa:
 Koko kesäkauden kosteustasot koetalon
rakenteissa ovat säilyneet turvallisella
tasolla.
 Koetalon talotekniikkaan ei ole kuulunut
jäähdytystä, mikä pienentää kesäkondenssin
mahdollisuutta huomattavasti.
Teoriassa:
 Maksimi mitattu AH koetalolla = 15,5 g/m3
 Kastepistelämpötila (max AH) = 18,2 °C
→ ei todellista riskiä kesäkondenssille
VTT-TTY HOMEMALLIN TOIMINTAPERIAATE:
Mitattua tietoa:
* Kuva: Homemalli (VTT, 2011)
 Koko mittausdata on käsitelty VTT-TTY –
homemallin mukaisella laskennalla.
 Koetalon mittauksissa ei ole havaittu homeen
kasvulle otollisia olosuhteita millään
aikavälillä.
Teoriassa:
 Homeen kasvun mallintamisessa otetaan
huomioon:
 Lämpötila
 Kosteus
 Materiaalin homehtumisherkkyysluokka
 Aika
https://mittaus.lapinamk.fi/clt/vis/
Mitattua tietoa:
 Ei riskiä kondensoitumiselle
 Ei homeriskiä (VTT-TTY homemallin mukaisesti)
CLT-rakenteiden lämpötekninen toiminta:
- Huomioita Kemin CLT-koetalon rakennusfysikaalisesta
seurantatutkimuksesta
Mitattua tietoa:
 CLT-elementin alueella olosuhteet säilyvät
hyvin stabiileina myös pakkaskaudella.
 Talvikautena CLT-elementin osuus
lämpötilajakaumasta on ollut 12-16 % välillä.
Mitattua tietoa:
 Ilmatiiveysmittauksia suoritettiin kolmena
ajankohtana vuoden aikana.
 Mittaukset tehtiin standardin SFS EN 13829
mukaisesti koko rakennukseen.
 Kolmen mittauksen keskiarvona q50luokitukseksi saatiin B.
Teoriassa:
18.3.2014
3.12.2014
24.3.2015
Keskiarvo
Tiiviysluoki
tus
n50
0,8
0,6
0,7
0,7
B
q50
1,1
0,9
1,0
1,0
B
 CLT:stä on mahdollista tehdä erittäin
korkean tiiviystason rakenteita.
 Erityistä huomiota on kiinnitettävä
läpivienteihin.
Mitattua tietoa:
 Koetalon energiankulutus on ollut
kokonaisuudessaan:
9181 kWh kalenterivuoden aikana
 Tämä tekee neliötä kohti:
122 kWh/m2, a
Teoriassa:
 Matalaenergiatalon
kokonaisenergiankulutus on luokkaa:
78-115 kWh/m2, a
 On huomioitava, että CLT-koetalon
käyttöprofiili on ollut hyvin epätavallinen.
CLT-rakenteiden äänitekninen toiminta:
- Huomioita Kemin CLT-koetalon rakennusfysikaalisesta
seurantatutkimuksesta
Laitteisto:
 Suuntamikrofonit
 Äänenvoimakkuus
 Suunta / sektori
 Värähtelyanturit
 Elementtikohtainen
värähtelyn mittaus
Muut järjestelyt:
 Mittausohjelmisto
 Tulosten esikäsittely
 Tulosten visualisointi
 Laadunvarmistus
 Äänien läpikäynti
Mitattua tietoa:
 Paukemelun frekvenssi on vaihdellut
koetalolla voimakkaasti eri aikoina.
 Ympäristön (kosteus-)olosuhteiden
vaihtelu vaikuttaa paukemelun
esiintymiseen.
 Pitemmällä aikavälillä trendi näyttää
olevan laskeva.
Teoriassa:
 Taustalla on puun hygroskooppisuus ja
hakeutuminen ympäristön olosuhteiden
kanssa tasapainokosteuteen.
 Lisätutkimuksia aiheesta tarvitaan,
erityisesti paukemelun hallinnan
kehittämiseksi.
Mitattua tietoa:
 Koetalolla suoritettiin julkisivun
ilmaääneneristävyyden mittaukset SFS-EN
ISO 140-5 ja ISO 717-1 –standardien
mukaisesti.
 Tuloksena saatiin ilmaääneneristävyyden
arvoksi : R’w = 42 dB, mikä vastaa
valmistajan ilmoittamaa arvoa.
Teoriassa:
 CLT:n massiivisuus tuo hienoista
ääniteknistä etua (verrattuna
rankarakenteisiin).
 Toisaalta CLT:llä massaa on esim.
betonirakenteisiin verrattuna vain 1/5.
CLT-rakenteiden muodonmuutokset:
- Huomioita Kemin CLT-koetalon rakennusfysikaalisesta
seurantatutkimuksesta
Mitattua tietoa:
 Koetalolla mitattiin vaakarakenteiden
taipumia Lapin AMKin laserkeilaimella.
 Mitatut maksimitaipumat:
1. 22 mm
!
1
2. 4 mm
3. 2 mm
4. 2 mm
Teoriassa:
2
Rakenteiden suunnittelussa määritetään aluksi:
 Mekaanisen kiinnityksen kerroin
 Painopiste jäykkää osuutta varten
 Tehokkaat koordinaatit joustavaa osuutta varten
 Jäyhyysmomentit jäykälle ja joustavalle osuudelle
 Vaikutusalan tehollinen taivutusvastus
 Pintamomentti
3
4
Kokemuksia työmaalta:
 Yläpohjan CLT-levyt oli suunniteltu
toimimaan rakenteellisesti yhdessä
yläpohjapalkiston kanssa.
 Asennuksen aikainen tuenta olisi
pitänyt järjestää tehokkaammin tai
vaihtoehtoisesti levyt kiinnittää
kantavaan palkistoon ennen asennusta.
 Syntynyt alkutaipuma on lähes yhtä
suuri kuin mitatut käytön aikaiset
taipumat.
* Kuva koetalon yläpohjan CLT-levyjen
asennuksen ajalta
Testit
Tulokset
Tutkimusaiheet
Väittämät
Johtopäätökset
1) Diffuusion kondessi
2) Kesäkondenssi
3) Homeriskitarkastelu
OK
OK
OK
 Kosteustekniset
mittaukset
Kosteusteknisesti
turvallinen
Kyllä
3) Eristävyys ja lämpöjakauma
4) Ilmatiiveys
5) Energiankulutus
OK
OK
OK
 Lämpötekniset
mittaukset
 Ilmatiiveysmittaukset
 Energiankulutuksen
seuranta
Hyvä lämpötekninen
toimivuus
Kyllä
6) Paukemelun frekvenssi ja
intensiteetti
?
 Rakenteiden
paukemelun mittaukset
 Laboratoriotutkimukset
Paukemelu, onko
haasteellinen?
Voi olla, käyttäjätutkimusta ja hallinnan
kehittämistä tarvitaan.
7) Julkisivun
ilmaääneneristävyys
OK
 Vaipparakenteiden
ilmaääneneristävyyden
mittaukset
Hyvä ääneneristävyys
Kyllä
8) Vaakarakenteiden taipumat
OK
 Rakenteiden
muodonmuutosten
mittaukset
Luja, jämerä,
muotonsapitävä
Kyllä
 Rakennushankkeen dokumentaatio
 Asennusvideo
 Asennuskuvat
 Toteuttajien kokemuksia -työpajamateriaali
 Projektin portfolio
 Rakennesuunnittelun koulutusmateriaali (Lapin AMKin kurssit)
 Vinkkejä CLT-toteutukseen
 CLT rakennushankkeen ekologisissa tarkasteluissa
 Julkaisut:
 Q1-Q4-analysointiraportit CLT-koetalon käyttövuodelta 2014
 CLT mahdollistaa energiatehokkuuden / Puumies 9/2014
 Insinöörityöt
 CLT-koetalon jatkokäytöstä neuvotellaan
 Lapin AMK voi jatkaa mittausjärjestelmien kevyttä ylläpitoa esim. osana
rakennuslaboratorion toimintaa.
 Lapin AMKin rakennusfysikaalinen tutkimus jatkuu mm.
Wellevi-koulutuskeskuksessa (EFCONE-projekti)
 CLT-rakentamisen kehittäminen jatkuu
 yritysten tekemänä kehittämistoimintana
 mahdollisesti myös uusissa TKI-projekteissa.
1)
Valtava innostus
2)
Uskomaton hämminki
3)
Valtava sekaannus
4)
Järkiintymisvaihe
5)
Syyllisten etsintä
6)
Syyttömien rankaisu
7)
Niiden palkitseminen, jotka eivät osallistuneet projektiin
Henkilökunta:
Opiskelijat:
 Antti Niemelä (ICT)
 Ilkka Rautio (RAK)
 Juha Valtonen (ICT)
 Joni Hakola (MMI)
 Janne Vaaraniemi (ICT)
 Mika Mört (ELE)
 Juha Autioniemi (ICT)
 Matti Autioniemi (ICT)
 Valtteri Pirttinen (RAK)
 Kari Moilanen (RAK)
 Tuomas Alakunnas (ENE)
 Antti Sirkka (RAK)
 Kari Peisa (FYS)
 Samuli Tuomikumpu (RAK)
 Petri Määttä (RAK)