Vær og klima

Forelesning i Byggteknikk

Høgskolelektor Liv Torjussen Høgskolen i Gjøvik 1

Klima og byggteknikk

•

Bygningsfysikk

, - læreboka –

Klimaets relevans for bygninger

•

Byggedetaljer

–

Hvordan bygge i praksis, for å unngå skader

2

Krav

• Statlige krav står i Plan- og bygningsloven og i forskrifter, først og fremst Byggteknisk forskrift ( TEK10 ) og Byggesaksforskriften ( SAK10 ). • Kommunale krav står i kommune- og reguleringsplaner og som vilkår i byggetillatelser.

3

Byggforskserien

• • • Noen ytelser står i TEK. De skal oppfylles. Andre ganger har TEK funksjonskrav . Veiledningen skal da vise preakseptert ytelse . Den kan man følge, eller man kan dokumen tere et tilsvarende sikkerhetsnivå. Byggforskserien kan være dokumentasjon.

4

Klima kontra vær

•

Definisjoner

– –

Klima

= tilstanden et bestemt sted

over lengre tid

–

Vær

= tilstanden

her og nå

5

Klimaet i Norge

• • •

Langt mot nord

– 60° nordlig bredde

I vestavindsbeltet

– Fuktig luft fra vest, -nedbør

Ved Golfstrømmen

– Relativt høg temperatur – Arktisk klima uten Golfstrømmen!

6

• • • •

Klimaet i ulike soner

Kyst klima

• Vindkrefter, - bæreevne og forankring • Slagregn og fukt, - tetting

Innlandsklima

• Kulde, - isolasjon • • Kondensfare, - tetting Snø, - bæreevne og tetting

Polarklima og høgfjellsklima

• Kulde, - isolasjon, • Kondensfare, - tetting • • Snø og snødrev, - bæreevne og tetting Vindkrefter, - bæreevne og forankring

By og land?

”Ambolt”

7

Vær - tilstanden her og nå

• • • • • • • • • Temperatur Nedbør: regn, slagregn, snø Fukt, RF i lufta Vind Lufttrykk Stråling Støv, partikler Lydfenomener Hva er relevant for bygg?

8

• • • •

Temperatur

Middeltemperatur Θ m

• Gjennomsnittlig temperatur • over en normalperiode på 30 år Målt årlig eller månedlig

Minimumstemperatur Θ 3

• Laveste snitt i en 3-døgns periode • Effektbehovet i bygningen

Frostmengde

• Summen av (0°C – Θ m ) time for time (h°C)

Teledybde

(tabell 2.1) og frostsikring 451.021 - Klimadata for termisk dimensjonering og frostsikring 521.811 - Telesikring av uoppvarmede bygninger og konstruksjoner 521.011 - Valg av fundamentering og konstruksjoner mot grunnen Se også nettsidene til Meteorologisk institutt

Rimfrost

9

Lokalklimatiske forhold

• • •

Vind

– Tabell 2.2: Vindavkjøling og følt temperatur – Planlegge for lune uteplasser

Luftfuktighet

– Høy fuktighet forsterker både hete og kulde

Inversjon

– Vanlig: kaldest høyere oppe –

Morgentåke

Inversjon: kaldest nærmest bakken, i klarvær 10

Nedbør

– Nedbørsmengder regnes i mm pr tidsintervall – Nedbør er: • Yr • Regn • Sludd • • Snø Hagl • Slagregn

Nedbørsmåler

– Se tabell 2.3 om Nedbørsmengder i Norge 11

Regn

• Vertikal nedbør – Taket tåler nedbør – Mye regn er kritisk for: • Takrenner og nedløp • Kummer og avløpssystemer • Veger og plasser 451.031 – Klimadata for dimensjonering mot regnpåkjenning 12

Flom

• • • Middelflom: Gjennomsnittet av den største vannføringen hvert år. 5-årsflom: Flom med gjentaksintervall 5 år. Det er 20% sannsynlighet, hvert år, for en flom av denne størrelse vil overskrides.

50-årsflom: Flom med gjentaksintervall 50 år. Det er 2% sannsynlighet, hvert år, for at en flom av denne størrelse vil overskrides.

13

Takformer

14

Regnskygge

15

Slagregn

• • • Kombinert regn og vind Trenger inn i bygningen i alle vinkler Krever gode tettedetaljer 16

Slagregn på fasade

17

Tett takfot

18

Snø

• • • Løs nysnø – Vannverdi 0,1 • 30 cm veier 30kg/m2 Tung snø – Vannverdi 0,4 • 1m veier 400kg/m2 Fokksnø – – Driver i fonner Driver inn i åpninger – Lekkasjeskader når snø smelter 19

Vekten av snø

1mm vann på 1m² flate veier 1 kg

1.Tørr nysnø, - vannverdi 0,1: 50cm nysnø veier: 1 kg/(m²·mm)·500mm·0,1 = 50kg/m² 2.Gammel grov våt snø, - vannverdi 0,4: 80cm veier: 1 kg/(m²·mm)·800mm·0,4 = 320kg/m² 20

Snø

21

• • • •

Vind

Vindkrefter, trykk • • Vindhastighet v i m/s Vindtrykk= v²/1,6 Pa 1 Pa=1N/m² ~ 0,1kg/m² – Frisk bris har v= 9m/s • Vindtrykk p= 9²/1,6= 50,6Pa Belastningskurver • Se fig. 2.7 og NS 3479 Laststandarden Vindkrefter på tak Avkjølende effekt 321.020 Plassering og utforming av mindre bygninger på værharde steder 22

Eksempel på hvordan bygninger splitter vinden, slik at det oppstår sugvind eller virvler på taket, ved hjørner og langs bakken 23

Forankring av tresvill til fundament med ekspansjonsbolter.

24

Vindforankring

Byggdetaljblad nr. 520 241: Vindforankring av trehus og nr. 520 243: Stormsikring av lette trebygninger 25

Kryssavstiving av vegg

26

Kryssavstiving av vegg

27

Vinden avkjøler

• • • • • Stillestående luft isolerer Utvendig varmeovergangsmotstand Trykkforskjell gir trekk inn eller ut Varmetap pga infiltrasjon (NS 3031) Infiltrasjonstap: – mellom 0,1 og 0,5 luftvekslinger i timen Mer om dette i kap. 4: Varmeisolering 28

Sjekke lokale forhold

• • • Temperatur: • Middeltemperatur • Teledybde Vind: • • Dominerende retning Forankring Kombinasjon: • Trekk - tetthet • Lune uteplasser • • Regn: • Vertikal regn Kombinasjon vind – regn: • Slagregn • • Snø: • Snølaster Kombinasjon vind – snø: • Fokksnø 29

Stormer på Jæren: • Sandstorm Når det f.eks. varsles full storm 25 m/s er det ikke uvanlig med enkelte vindkast opp i orkan styrke • Stormen Tjuva i 2008 Orkan kalles det ikke før middelvinden er 33m/s eller mer 30

•

Solstråling

UV-stråling – Bryter ned overflater • Varmestråling - Synlig lys – Varmeeffekt på 900W/m² i klart vær.

– 30 – 50 % av oppvarmingsbehovet i boliger – Skjerming – Ventilasjon/kjøling NBI-blad: 472.411 "Solstrålingsdata for energi- og effektberegninger" 31

UV-stråling

• Ultrafiolett lys – Bryter ned materialer • Tørker ut • Blir sprø • Mister funksjonsevne – Bryter ned fargepigmenter • Fargede fasade/takplater i metall • Vanlig maling 32

Solskjerming

33

Virkning av solskjerming

34

Varme fra sola

• • • Beregning av energitilskudd • Strålingsintensitet mot ruta • Tabeller i NS 3031 Direkte og indirekte stråling • Blå kortbølget diffus stråling, 40% • Direkte stråling, 60% Drivhuseffekt • • Kortbølget stråling slipper inn gjennom vindu Absorberes og omdannes til langbølget, og slipper ikke ut igjen Byggdetaljblad: 472.411 "Solstrålingsdata for energi- og effektberegninger" 35

Teknisk forskrifts krav til dagslys i bygninger

Alle rom skal ha tilfredsstillende tilgang på lys uten sjenerende varmebelastning. Rom for varig opphold skal ha tilfredsstillende tilgang på dagslys, med mindre oppholds- og arbeidssituasjonen tilsier noe annet.

Veiledningen til teknisk forskrift

• • Det kreves at gjennomsnittlig dagslysfaktor skal være minimum 2 % i oppholdsrom.

Kravet anses oppfylt ved: – Dokumentasjon ved beregning – Ved å bruke den gamle 10%-regelen – Ved bruk av svensk standard SS 92 41 01

Den gamle 10%-regelen

• Hvis man ikke ønsker å beregne, regnes dagslyskravet å være oppfylt hvis glassarealet er minst 10% av gulvarealet, forutsatt at horisonten ikke er mer avskjermet enn 20 o .

Valg av vinduer

• • • • Vinduer karakteriseres ved sin U-verdi , solfaktor og lystransmisjonsfaktor .

U-verdien beskriver vinduets varmegjennomgangskoeffisient i W/(K ∙m2).

Solfaktoren beskriver varmetransmisjonsevnen varmestråling i forhold til Lystransmisjonsfaktoren lystransmisjonsevnen beskriver i forhold til synlig lys .

Solstråling gjennom ulike glass

• – Rutas solfaktor, tab. 2.12

– Glassareal=75% av vindusareal – Avskjerming, reduserer – Beregningsperiode • Måned (720 til 744 timer) • År (8 760 timer) Gå gjennom eksemplene 2.4 a, b, c og d: Solstråling Utnyttelsesgrad – Funksjon av forholdet mellom oppvarmingsbehov og innstrålt energi 40

• • •

Gass fra grunnen

Radon

• Radioaktiv gass • Bequerel pr. kubikkmeter luft Radonmengde • Snittverdi i boliger: 110 Bq/m³ • Anbefalt grense < 100 Bq/m³ Radon finnes i Alunskifer og granitt • I grunnen • I byggematerialer • I vann • I løsmasser 41

Strålevernets anbefalinger for radon:

• • • • • • Alle bygninger bør ha så lave radonnivåer som mulig og innenfor anbefalte grenseverdier: Tiltaksgrense på 100 Bq/m 3 Så lave nivåer som mulig – tiltak kan også være aktuelt under tiltaksgrensen Maksimumsgrenseverdi på 200 Bq/m 3 Alle bygninger bør radonmåles regelmessig og alltid etter ombygninger. Radonmålinger bør utføres som langtidsmålinger i vinterhalvåret med sporfilmmetoden. Radonreduserende tiltak i eksisterende bygninger bør være årsaksspesifikke, rettet mot identifiserte radonkilder og søke å oppnå så lave radonnivåer som mulig. For nybygg stiller byggteknisk forskrift krav til forebyggende radontiltak og grenseverdier.

42

Kart fra 2003 som illustrerer hvor stor andel av målingene i hver kommune som viser radonkonsentrasjoner over tiltaksnivået på 200 Bq/m 3 . Om lag halvparten av landets kommuner har utført målinger.

43

Fra ”Byggmesterkontoret as”:

• • • • •

Tiltaksgrensen er 100 bq/m3

Alle bygninger anbefales målt regelmessig og i tillegg ved ombygging.

I Norge dør ca 300 mennesker årlig på grunn av Radon.

Ca 70% av Radondødsfallene skyldes Radonnivåer under 200 bq/m3.

For å redusere antall radonrelaterte krefttilfeller, må derfor alle radonnivåer senkes, ikke bare de høye nivåene.

44

• • • • • • • Dette gjelder alle boliger, bygninger og lokaler.

Inhalasjon fører til bestråling av luftveiene.

Radon trenger ikke gjennom huden.

Strålevernet anbefaler langtidsmåling med sporfilmmetoden i vinterhalvåret (minst 2 mnd) Minst 2 sporfilmer per bolig og minst en pr etasje.

Grenseverdier gjelder for hvert enkelt oppholdsrom.

Nybygg beregnet for varig opphold skal ha radonsperre mot grunnen.

45

Tiltak i nye bygninger

– Tetting mot grunnen • • Folie eller membran på kjellergolv av betong Tette godt langs ytterkant – Ventilering av grunnen • Drensrør i pukklag, med perforeringen ned • • Samlekanal til fri luft, over tak Samlekanal med vifte – Generell ventilasjon • System som skaper overtrykk overalt 46

Tiltak i eksisterende bygg

• Måle konsentrasjonen, hvis over 100 Bq/m³: – Ikke benytte til oppholdsrom – Utbedre kjellergolv • Tette kjellergulv – Ventilasjon – Evt. fjerne gammelt gulv, nytt betonggulv med radonsperre 47

Drensrør under plate på mark

48

Radonbrønn

• Eksempel på radonbrønn montert i golvkonstruksjon. Ved aktivering kobles brønnen til et rør som føres til friluft, eventuelt med vifte. Rundt brønnen må massene være grove nok til å sikre fri åpning til rørets perforering.

49

Radonsperre i golv på grunnen med ringmur.

Tett godt rundt alle gjennomføringer. Alle skjøter må klebes med spesielle klebebånd og tettes med fugemasse eller sveise 50

Noen kilder:

• Norges vassdrags og energidirektorat (NVE), • • • •

http://www.nve.no/

Meteorologisk institutt,

http://met.no/

Statens strålevern,

http://www.nrpa.no/

Direktoratet for byggkvalitet (DiBK),

http://www.dibk.no/

Sintef Byggforsk,

http://www.sintef.no/byggforsk/

51