Transcript Byggelements andningsförmåga

Pu
euRoPe
EXCELLENCE IN INSULATION
Waste management and polyurethane insulation
Today's
solution for tomorrow's
needs
Byggelements
”andningsförmåga”
EN FÖRUTSÄTTNING FÖR ETT HÄLSOSAMT
OCH BEHAGLIGT INOMHUSKLIMAT
Byggelements ”andningsförmåga”
1
2
Byggelements ”andningsförmåga”
Innehåll
Översikt 4
Inledning 5
Komfort och fuktighet i inomhusluften
6
Kondensering på ytan av ett byggelement
7
Ansamling av fukt i byggkonstruktioner 8
Fukttransport via diffusion jämfört med
ventilerad luftväxling11
Referenser12
Pu
euRoPe
EXCELLENCE IN INSULATION
Informationen i denna publikation är så vitt vi vet, sann och riktig, men alla rekommendationer eller förslag som kan göras, sker utan garantier, eftersom villkoren för användning och
sammanställningen av källmaterialet ligger utanför vår kontroll. Dessutom ska ingenting som
anges häri tolkas som en rekommendation att använda en produkt i konflikt med befintliga
patent för något material eller användningen därav.
Pu
euRoPe
EXCELLENCE IN INSULATION
Utgivare PU Nordic Layout Design Kumina 1/2014
Översikt
En del aktörer på marknaden hävdar att lufttäta byggnader förorsakar ohälsosamt inomhusklimat. De vill ha
byggelement och värmeisoleringsprodukter som kan
”andas”. De är bara dessa som skulle kunna kombinera
värmeisolering med fuktskydd och evakuera fukt och
farliga ämnen genom luftväxling.
Sådana uttalanden är missledande och flera fenomen blandas samman när man talar om termen
”andningsförmåga”. I byggnadsfysiken och standardiseringen nämns inte denna term, men man separerar
relevanta poster som kondensering av vattenånga på
inre ytor, ansamling av fukt inom byggelement, diffusion av vattenånga genom yttre byggelement och
fukttransport genom ventilationsstyrd luftväxling.
Forskningen visar att komfortabla och hälsosamma
byggnader kräver ett tillräckligt bra värmeisoleringsskikt och ventilationsstyrd luftväxling. Det är emellertid inte relevant om diffusionstäta eller -öppna
värmeisoleringsprodukter används eller inte. Värmeisoleringsprodukter av polyuretan (PUR) medför utmärkta isoleringsegenskaper och svarar mot kraven
för lågenergibyggnader.
Kondensering av vattenånga på kalla rumsytor inomhus kan ge grogrund för mögeltillväxt. Detta motverkas bäst genom att värmeisoleringen i byggele-
4
Byggelements ”andningsförmåga”
mentet är tillräckligt bra. Köldbryggor måste undvikas
eftersom de kan förorsaka kondensering lokalt även
i en i övrigt välisolerad byggnad. Isoleringsprodukter
med slutna celler som PUR medför ytterligare en fördel eftersom de minskar risken för kondensering inne
i isoleringsskiktet. Det kan behövas extra membran i
diffusionsöppna isoleringsmaterial.
Fuktighetsnivån i ett rum ändras beroende på uteklimatet och situationen inomhus. Effekterna av fuktansamling i byggelementens ytskikt kan bidra till att
hålla fuktighetsnivåerna relativt stabila. Forskningen
har visat att värmeisoleringen bara spelar en marginell roll, eftersom fuktansamlingseffekten i princip
är begränsad till det täckskikt som har direkt kontakt
med inomhusluften. Det är därför ingen fördel att använda isolering som är öppen för vattenångtransport
eller kan ”andas”. Överskottsfukt i inomhusluften
måste släppas ut genom styrd ventilation. Även under extrema förhållanden svarar fuktutbytet via diffusion (”andningsförmåga”) genom byggnadens skal
endast för en försumbar del av det totala behovet av
luftväxling.
Inledning
Människor tillbringar upp till 90 % av sin livstid inne
i byggnader som bostäder, skolor, kontor, fabriker eller shoppingcentra. Att säkerställa ett hälsosamt och
komfortabelt inomhusklimat i byggnader är därför
mycket viktigt.
Samtidigt måste nya och befintliga byggnader
klara av allt större krav på energieffektivitet som erfordrar tjockare värmeisoleringsskikt och högre grad
av lufttäthet i byggnadens skal för att undvika värmeförluster genom okontrollerade luftflöden (figur 2).
En del aktörer på marknaden hävdar att lufttäta
byggnader förorsakar ohälsosamt inomhusklimat. Ett
isoleringsskikt som kan ”andas” skulle krävas för att
upprätthålla hälsosamma fuktnivåer inomhus.
I praktiken blandar man dock ihop flera fenomen
när man talar om termen ”andningsförmåga”. I byggnadsfysiken och standardiseringen används därför
inte denna term utan fenomenen separeras:
• Kondensering av vattenånga på innerytor
• Fuktansamling inne i byggelement
• Diffusion av vattenånga genom yttre byggelement
• Fukttransport via ventilationsstyrd luftväxling
Figur 1: PUR passivt hus i Bryssel med PUR-isolering (www.polyurethanes.org/passivehouse/)
Figur 2: Lufttäthet i byggnader
I detta faktablad analyseras dessa fenomen baserade
på två undersökningar:
• Undersökning av fuktansamling från VTT/Finland: A Survey of the Breathable Building Structure Concept: Effects of Insulation Materials
• Jämförelse mellan fukttransport genom
diffusion och via ventilation från Cambridge
Architectural Research Ltd. (CAR) (4]: Moisture
transfer and the significance of breathability in
buildings
Byggelements ”andningsförmåga”
5
Komfort och fuktighet i inomhusluften
Fuktighetsnivån i inomhusluften beror på olika faktorer som klimatförhållanden, fuktkällor, ventilationsgrad, rumsvolymen samt möjlig fuktabsorptionsförmåga i byggmaterialen och deras kontakt med
inomhusluften.
Fuktförhållandena i inomhusluften kan variera stort
över dagen beroende på de värme- och fuktbelastningar som orsakas av vistelse i rummet. Inomhusluftens temperatur och fuktighet är några av de viktigaste faktorerna som påverkar värmekomforten inomhus
och den upplevda luftkvaliteten. Speciellt alltför höga
fuktförhållanden kan påverka inomhusluften negativt.
Många metoder kan användas för att minska fukttopparna under vistelse i rummet och på så sätt förbättra den termiska komforten och acceptansen för
inomhusluften. VTT har undersökt hur detta skulle
kunna vara möjligt genom att använda fuktabsorptionsförmågan i olika byggkonstruktioner. CAR visade vikten av borttransport av fukt via ventilationsstyrd luftväxling jämfört med borttransport av fukt
via diffusion genom diffusionsöppna byggelement.
6
Byggelements ”andningsförmåga”
Figur 3: Effekten av fuktighet på flera hälso- och
IAQ-parametrar visar att den bästa inomhusfuktigheten ligger mellan 30 % RH (relativ fuktighet) och 55 % RH
Kondensering på ytan av ett byggelement
I ett hälsosamt inomhusklimat krävs en viss fuktighet
i rummet (2]. Mängden fukt som luften kan bära beror på temperaturen. Om temperaturen på ett byggelements inneryta faller under ett visst kritiskt värde
(t.ex. vintertid) kommer fukten att fällas ut på denna
kalla yta och risken för mögeltillväxt är mycket
stor. I DIN 4108 anges för Tyskland denna kritiska yttemperatur inomhus till 12,6 °C för en relativ fuktighet på upp till 70 %.
Det finns två möjligheter att undvika ytkondensering, nämligen genom att:
• Minska luftens fuktinnehåll genom ventilation
(öppna fönster, etc.), men detta leder till energiförluster och kan minska fuktigheten till en
ohälsosam nivå.
• Öka yttemperaturen genom att förbättra isoleringen i de byggelement som utgör skalet till
byggnaden.
Köldbryggor kan även bidra till att skapa lokala
områden där låga yttemperaturer kan förorsaka kondensering av fukt på ytan. Exemplet i figur 4 visar en
oisolerad betongkonstruktion som leder till att yttemperaturen på insidan faller under daggpunkten.
Tack vare det obrutna isoleringsskiktet som visas i
figur 5, kan köldbryggor och därmed sammanhängande kondensering undvikas.
Figur 4: Köldbrygga genom vind (Källa: IVPU
anvisning Flachdach dämmen mit PolyurethanHartschaum, 2011, sidan 8)
Figur 5: Med PUR-isolering undviks köldbryggan i vindsområdet (Källa: IVPU anvisning
Flachdach dämmen mit Polyurethan-Hartschaum, 2011, sidan 8)
Byggelements ”andningsförmåga”
7
Ansamling av fukt i byggkonstruktioner
Allmänt
Begreppet fuktansamling i byggkonstruktioner kan
definieras som hygrotermiska interaktioner mellan
byggkonstruktionerna och inomhusluften Dessa interaktioner kan bidra till komforten i inomhusluften
genom att de minskar tillfälliga fuktighetstoppar
som kan påverka värmekomforten och den upplevda
kvaliteten på inomhusluften. Sådana fuktighetstoppar kan exempelvis inträffa i sovrum nattetid.
Produkter och byggkonstruktioner
som ansamlarfukt
Nordtest har utvecklat en metod som förbättrar värmekomforten och den upplevda kvaliteten på inomhusluften genom passiva byggkonstruktioner. Den
går ut på att kvantifiera fuktansamlingsvärdet i olika
byggmaterialskikt. I Figur 6 visas olika materials fuktansamlingsförmåga.
VTT undersökte i en numerisk undersökning hur
värmeisoleringsskikten kan bidra till denna fuktansamlingseffekt. Målet var att visa hur mycket fukt
som kan lagras i värmeisoleringsskiktet bakom en innerväggsskiva. Tabell 1 representerar de olika fallen i
denna undersökning.
Figur 6: Fuktansamlingsvärdet för några vanliga byggmaterial.
Vart och ett uppmätt i tre olika laboratorier med tre prov.
8
Byggelements ”andningsförmåga”
Kodnamn
Innerskikt
Egenskaper
Värmeisolering
Egenskaper
Andra skikt
Icke-kap. + CFI
Icke-kapacitivt skikt
Mycket låg kapacitet, lågt diffusionsmotstånd
Cellulosafiberisolering (CFI)
Hög kapacitet, lågt
diffusionsmotstånd
G + CFI
Gipsskiva (G)
Låg kapacitet, lågt
diffusionsmotstånd
Cellulosafiberisolering (CFI)
Hög kapacitet, lågt
diffusionsmotstånd
Pwfb + CFI
Porös träfiberskiva
(Pwfb)
Hög kapacitet, lågt
diffusionsmotstånd
Cellulosafiberisolering (CFI)
Hög kapacitet, lågt
diffusionsmotstånd
Pwfb + PU
Porös träfiberskiva
(Pwfb)
Hög kapacitet, lågt
diffusionsmotstånd
Polyuretan
Låg kapacitet, högt
diffusionsmotstånd
Träpanel + CFI
Träpanel
Hög kapacitet, lågt
diffusionsmotstånd
Cellulosafiberisolering (CFI)
Hög kapacitet, lågt
diffusionsmotstånd
G + MW
Gipsskiva
Låg kapacitet, högt
diffusionsmotstånd
Mineralull (MW)
Låg kapacitet, högt
diffusionsmotstånd
G + PU
Gipsskiva
Låg kapacitet, högt
diffusionsmotstånd
Polyuretan
Låg kapacitet, högt
diffusionsmotstånd
Färg + G + CFI
Gipsskiva
Låg kapacitet, högt
diffusionsmotstånd
Cellulosafiberisolering (CFI)
Hög kapacitet, lågt
diffusionsmotstånd
Färg invändigt,
Sd = 0,2 m
Färg + G + PU
Gipsskiva
Låg kapacitet, högt
diffusionsmotstånd
Polyuretan
Låg kapacitet, högt
diffusionsmotstånd
Färg invändigt,
Sd = 0,2 m
G + pap + CFI
Gipsskiva
Låg kapacitet, högt
diffusionsmotstånd
Cellulosafiberisolering (CFI)
Hög kapacitet, lågt
diffusionsmotstånd
Byggpapp 1 mm,
Sd = 0,8 m
G + pap + PU
Gipsskiva
Låg kapacitet, högt
diffusionsmotstånd
Polyuretan
Låg kapacitet, högt
diffusionsmotstånd
Byggpapp 1 mm,
Sd = 0,8 m
Tabell 1: Numeriskt lösta fall
Byggelements ”andningsförmåga”
9
Figur 7: Fuktansamling under de första 8 timmarna efter en förändring i gränstillstånden
(från 50 % RH till 75 % RH)
Dessa simuleringar visar att värmeisoleringsskiktets
fuktansamlingsförmåga endast påverkar inomhusluftens fukttillstånd marginellt, om bufferteffekten
uppnås genom den höga fuktlagringsförmågan i det
inre ytskiktet. Undersökningen visar att den mesta
fukten lagras i den porösa träfiberskivan (Pwfb) och
att det inte finns någon verklig skillnad om ett öppet
isoleringsmaterial som cellulosafiber eller en PURskiva med slutna celler används bakom träfiberskivan (figur 7).
När ytskikt med en lägre fuktansamlingsförmåga
används (t.ex. gips) noterades ett något högre bidrag
från ett öppet isoleringsskikt. Även om ansamlingsförmågan i PUR-skivan är lägre, var den totala ansamlingsförmågan i väggelementet ungefär densamma.
10
Byggelements ”andningsförmåga”
Den huvudsakliga fördelen med byggkonstruktioners fuktansamlingsförmåga är minskningen av fuktighetstoppar inomhus under perioder när människor
vistas där. När fuktansamlingseffekten ska maximeras,
måste ytmaterialet på insidan ha en hög buffertförmåga. Vid dessa förhållanden blir inte det värmeisolerande skiktets fuktansamlingsförmåga relevant.
VTT fann att fuktansamlingseffekten är relevant för
att jämna ut de dagliga fuktvariationerna. Men när de
hygroskopiskt ånggenomsläppliga konstruktionerna
jämfördes med en icke-ånggenomsläpplig yta, var de
genomsnittliga långtidsfuktvärdena (veckovis) ungefär desamma. Den ventilationsstyrda luftväxlingen
blir då mycket viktig för regleringen av inomhusfukten. Detta har undersökts av CAR.
Fukttransport via diffusion jämfört
med ventilerad luftväxling
Luftburen fukt transporteras in och ut ur en byggnad
på två olika sätt, dels genom diffusion av vattenånga
genom tak, väggar och golv och dels via ventilationsstyrd luftväxling (figur 8).
Figur 8: Luftburen fukttransport in och ut ur
byggnader
Det framhävs inom marknaden att det finns fördelar med diffusionsöppna (”andningsbara”) konstruktioner i allmänhet och diffusionsöppen isolering i
synnerhet eftersom ventilationen inte fungerar tillräckligt bra, speciellt i äldre renoverade byggnader.
De som påstår detta varnar för att fukt kommer att
byggas upp i ”icke-andningsbara” konstruktioner el-
ler byggnader vilket kan leda till ytkondensering.
Detta skulle i sin tur leda till mikrobiell tillväxt (mögel,
dammkvalster) med alla dess negativa konsekvenser.
I avsikt att verifiera dessa påståenden, utförde
Cambridge Architectural Research Ltd. (CAR) en undersökning om fukttransport i byggnader och betydelsen av fukttransport genom byggelementen via
diffusion jämfört med ventilationsstyrd luftväxling.
CAR undersökte väggar med olika motstånd mot
vattenångtransport under förutsättningen att luftomsättningen var 0,5 ggr per timme. Lägre nivåer
rekommenderas inte av forskarna eftersom det kan
leda till hälsoproblem. Även vid detta begränsade
värde svarar den styrda ventilationen för 95 % av ångtransporten från ett hus med diffusionsöppna väggar.
Beräkningarna visar att diffusion av vattenånga genom så kallade ”andningsbara” byggkonstruktioner
inte ger ett betydelsefullt bidrag till graden av ångtransport. Ventilationsstyrd luftväxling är nödvändig
för att upprätthålla ett hälsosamt luftutbyte.
Följande slutsatser kan dras: Nyckeln till att skapa
och upprätthålla komfortabla och hälsosamma inomhusförhållanden baseras på bra termisk design och
tillräckligt bra isolering samt lämplig ventilationsstyrd luftväxling. Om byggnadskonstruktionen är öppen eller tät när det gäller ångtransport spelar ingen
större roll.
Väggens totala
ångmotstånd (MN∙s/g)
Beräknad relativ
fuktighet inomhus
Ångtransport
via diffusion
Vägg 1
8
74 %
5,0 %
Vägg 2
111
75 %
0,4 %
Vägg 3
611
75 %
0,1 %
Tabell 2: CAR-beräkningar av fukttransport genom väggar med olika
ångmotstånd
Byggelements ”andningsförmåga”
11
Referenser
• PU and Health: Indoor Air Quality and Polyurethane Insulation (PU Europe Factsheet 18, 2013)
• A Survey of the Breathable Building Structure
Concept: Effects of Insulation Materials, VTT
Expert Services Ltd., 2011
• Rode, C. a.o, NORDTEST project on moisture
buffer value of materials, Proceedings of the
AIVC Conference Energy Performance Regulations, Brussels, September 2005
• Moisture transfer and the significance of breathability in buildings, Cambridge Architectural
Research Ltd. (CAR) – 2008
• Breathability White Paper, Issue 2, November
2009 – Kingspan Insulation Ltd
12
Byggelements ”andningsförmåga”
Pu
euRoPe
Pu
euRoPe
Ansvarig utgivare
PU Europe
EXCELLENCE IN INSULATION
EXCELLENCE IN INSULATION
Adress
Avenue E. Van Nieuwenhuyse 6
B-1160 Bryssel
© 2014, PU Europe.
1 / 2014
Mer information om polyuretanisolering och avfallshantering finns på www.excellence-in-insulation.eu
14
Av. E. Van Nieuwenhuyse 6
ByggelementsB”andningsförmåga”
- 1160 Bryssel - Belgien
Telefon: + 32 - 2 - 676 72 71
Fax: + 32 - 2 - 676 74 79
[email protected]
www.pu-europe.eu