Fuktvariationer i uteluftsventilerade
vindsutrymmen
Moisture variations in outdoor air ventilated attics
Kristofer Angerstig Olle Eidenstedt
Abstract
This study investigates the problems of moisture in outdoor air ventilated attics, see illustration below. These problems have noticed in the last few decades when supplementary insulation of the attic floor joist has become common. It is our expectation that the result of this study will give a greater knowledge and a deeper understanding of this problem.
To start we decided which type of construction would be included in the study. Bjerking AB supplied ten objects of the current type. The objects have similar roof constructions to make comparisons easier, where most contain tiles on the roof, and all objects have cold attics.
The work began with an ocular inspection and photo documentation of the objects, both interior and exterior. We decided to study objects both with and without supplementary insulation to see how the climate in the attics is affected. The measurements to be performed in the attics were air temperature, relative humidity, moisture ratio and air change rate. Since the climate in the attics is dependent on the outdoor climate, it was decided that outdoor climate data would be collected as well. Moisture ratios of similar points in the different objects were measured in order to estimate the cause of these differences. The moisture ratio change was assumed to be slow so that it was sufficient to measure only one time a week. Moisture ratio measure-ments were done at 3-7 measurement points
per object in order to register the variation by the entire suspended ceiling. The study revealed that the moisture ratio in the timber had increased during the periods between March 13 - 20 and April 17 - 24, and was decreasing during the remaining measure period.
Illustration of an attic that is included in the study.
The climate in the attics was dependent by the ventilation, i.e. the air change rate per hour. Tracer gas measurements were obtained by calculating the value of the exchange air rate in the attics. The measurements were performed in the beginning of April over a three-day period of similar cloudy weather so that the weather would not affect the results. The results showed that the air change rate varied between 0.7 and 8.7 h-1.
The moisture production in the attics was calculated among other things to estimate the density of the attic floor joist. The calculation was performed computing the difference between the vapor concentration in the attic and outdoors.
When the moisture ratio decreases in the timber, it will cause an increase of vapor concentration in the air, i.e. a moisture production in the attic. In a similar way it promotes an increase of the moisture ratio to a decrease of vapor concentration, i.e. a negative moisture production, since the moisture transports from the air to the timber. This increase, which represents a change in moisture ratio, has been approximated. Therefore, this is an estimated moisture production by which it is expected that the measured moisture ratio in the attic will be attained. The sum of the increase of the moisture ratio in the attic has been obtained from the
attic floor joist, which had been tight with respect to convection and diffusion, where warm moist air leaked up and contributed to the current moisture production. The results revealed that several objects were leaking in the attic floor joist.
According to the results from the above discussion on measured difference in vapor concentration between the air in the attic and the air outdoors, dehydration occurred to the end of April. After this date, the difference decreases in all objects and approaches zero, see illustration below. In some objects the difference becomes negative, which means that the timber in the attics begins to absorb moisture.
The openings by the ridge ventilation should not be larger than 20-30% of the openings in the eaves. When larger ventilation in the ridge is built, coupled with windy weather, there are risks for negative pressure ventilation occurring in the attic. It can result in moist air suction through the attic floor joist into the attic if the attic floor joist and their bushings not are tight with respect to convection and diffusion. Later on, when the roof is being cooled by the night, the moist air will radiate to the sky vault and condense on the inner side of the roof.
Moisture ratio
13-Mar 27-Mar 10-Apr 24-Apr 8-May 22-May 5-Jun 6 8 10 12 14 16 18 20 22 u ( % )
Moisture ratio in different measurement points in one of the objects.
It would have been interesting to increase the number of measurement points while taking the measurements of the moisture ratio, as well as decreasing the interval between measurements, to see if the result would change. Another consideration would be to increase the period of measurements to one year. This was not possible due to the time frame of the project.
The low air change rate, i.e. less than 1 h-1, in combination with a convection and diffusion tight attic floor joist, will result in a relatively constant moisture ratio. Furthermore, the moisture ratio is kept at a level, which reduces the risk for mold and a rotted attic. However, the low air change rate contributes to reduce the air quality. This is less important to an unused attic, but it should be a consideration if the attic is used for storage.
On the basis of this study, the design recommendations for outdoor ventilated attics are as follows:
• Conservative ventilation (lower than 1 h-1) combined with a tight attic floor joist in respect to convection and diffusion is recommended. Notice that this is a condition for the construction to work properly.
• Minimizing the ridge ventilation, or alternatively closing it, will reduce the risk for suction ventilation in the attics.
Closing the ridge ventilation promotes the humidity accumulation in the ridge. The reason for this is that the humidity has a lower density than air. However, this kind of damage was not discovered in any of the objects in the study.
Sammanfattning
Denna studie behandlar fuktproblem i uteluftsventilerade vindsutrymmen på bostadshus. Dessa problem har observerats på senare tid då tilläggsisolering av vindsbjälklag blivit vanligt och då nybyggnad utförs med större isolertjocklekar än förr. Det är vår förhoppning att resultatet av detta examensarbete ska ge kunskaper och en fördjupad förståelse för denna problematik. Inledningsvis bestämdes vilken hustyp som skulle studeras, dessa benämns i rapporten som objekt. Bjerking AB bistod med tio objekt av den aktuella typen, se kapitel 2 Objekt. Objekten har liknande takkonstruktioner för att lättare kunna göra en jämförande studie, där flertalet består av takpannor på råspont. Gemensamt för objekten är att de har kalla vindsutrymmen. Arbetet inleddes med en okulärbesiktning med fotodokumentation av objekten, både exteriört och interiört, se bilaga 1 och 2. För att ta reda på hur olika parametrar påverkar klimatet i vindsutrymmena, var det intressant att studera några objekt med tilläggsisolering och några utan. Vidare beslutades att de mätningar som skulle utföras var loggning av lufttemperatur och relativ fuktighet i vindsutrymmet, fuktkvotsmätning i råsponten samt luftomsättningsmätning. Eftersom klimatet i vindsutrymmet är beroende av klimatet utomhus beslutades att även klimatdata för utomhusförhållandena skulle insamlas.
Fuktkvoten i liknade punkter hos de olika objekten mättes. Förändringen i fuktkvot förutsattes vara så pass långsam att det räckte att endast mäta denna vid ett tillfälle per vecka. Mätning av fuktkvot gjordes i 3-7 mätpunkter per objekt för att registrera variationen hos hela undertaket. Studien visar att fuktkvoten i trävirket ökat under perioderna 13 till 20 mars samt 17 till 24 april för att sedan minska under de resterande mätperioderna.
Klimatet i vindsutrymmet avgörs till stor del av ventilationen, dvs mängden luftomsättningar per tidsenhet. För att bedöma storleken på luftomsättningen i vindsutrymmena utfördes spårgasmätningar. Mätningarna utfördes i början av april under tre dagar med liknande grått väder för att inte skillnaden i väderlek mellan de tre dagarna skulle påverka resultatet. Resultaten av luftomsättningsmätningarna presenteras i figur 5.3.
Fuktproduktionen i vindsutrymmet har beräknats för att bland annat bedöma bjälklagets täthet. Detta har utförts genom att beräkna differensen mellan vindsutrymmets ånghalt och utomhusluftens.
Då omständigheterna är sådana att fuktkvoten minskar i råsponten bidrar detta till en ökning av ånghalten i luften, dvs en fuktproduktion i vindsutrymmet. På motsvarande sätt bidrar en ökning av fuktkvoten till en sänkning av ånghalten, dvs en negativ fuktproduktion eftersom fukten transporteras från luften till trävirket. Detta tillskott, vilket en ändring i fuktkvoten inneburit, har på ett approximativt sätt beräknats, se kapitel 4.4 och bilaga 8. Detta är alltså en grov uppskattning av den fuktproduktion som kan förväntas i vindsutrymmet för att uppnå den uppmätta fuktkvoten. Summan av detta tillskott i vindsutrymmet har antagits komma från vindsbjälklag som ej varit täta mot konvektion och diffusion, där varm fuktig luft trängt upp och bidragit till den aktuella fuktproduktionen, se figur 5.8. Objekt 05 bedöms utifrån detta resultat ha otätt vindsbjälklag.
Enligt resultat från beräkningarna av differensen mellan ånghalten i vindsutrymmet och utomhus sker, enligt resonemanget ovan, en uttorkning fram till slutet av april. Efter detta sjunker differensen i samtliga objekt och närmar sig noll, se bilaga 6. I objekt 01, 02 och 06 blir differensen negativ vilket tyder på att virket i vindsutrymmena börjar återfuktas.
Vid nockventilation, gäller endast objekt 01 och 10, skall öppningarna i taknock inte vara större än 20-30 % av öppningarna i takfot. Vid större ventilation i nocken finns risk att det, vid blåsig väderlek, skapas ett undertryck i vindsutrymmet. Detta kan leda till att fuktig luft från bostaden sugs upp i vindsutrymmet om vindsbjälklaget och dess genomföringar inte är konvektions- och diffusionstäta. När vindsutrymmet och framförallt undertaket sedan kyls ner under nätterna på grund utav nattutstrålning till himlavalvet kondenserar den varma fuktiga luften på yttertakets insida.
Vid fuktkvotsmätningarna hade det varit intressant med en utökning av antalet mätpunkter, samt tätare intervall mellan mätningarna, för att se om resultaten blivit annorlunda. Det hade även varit intressant att utöka mätperioden så ett helt år innefattades. Detta ryms dock inte inom ramen för ett examensarbete.
Låg luftomsättning, det vill säga under 1 h-1, och ett konvektions- och diffusionstätt vindsbjälklag, ger en relativt konstant fuktkvot. Fuktkvoten hålls dessutom på en nivå som innebär en låg risk för mögel- och rötangrepp. Den låga luftomsättningen bidrar dock till försämrad luftkvalitet. Detta är av mindre betydelse i en oinredd vind men skall beaktas om vindsutrymmet är inrett med förråd. Att helt strypa ventilationen i vindsutrymmet skulle innebära ett risktagande om fukt ändå kommer in. Viss ventilation, om än i mindre grad, rekommenderas.
Utifrån analyserna följer här rekommendationer för utformning av utomhusventilerade vindsutrymmen.
• Sparsam ventilation (mindre än 1 h-1) kombinerat med ett konvektions- och diffusionstätt vindsbjälklag rekommenderas. Observera att kombinationen är ett villkor för att konstruktionen skall fungera.
• Minimera nockventilationen, alternativt tillslut denna helt, för att minska risken för undertryck i vindsutrymmet.
Att helt tillsluta nockventilationen bidrar till att vattenånga ansamlas i nocken. Anledningen till detta är att vattenånga har lägre densitet än luft. Dock har inga skador av denna orsak uppdagats i de objekt som deltar i studien.
Förord
Detta examensarbete har utförts under våren och sommaren 2002 vid avd för Byggnadsteknik på institutionen för Byggvetenskap, Kungl Tekniska Högskolan i Stockholm. Initiativtagare till examensarbetet, tillika handledare, har varit professor Gudni Jóhannesson avd för Byggnadsteknik. Handledare har även varit docent Folke Björk, avd för Byggnadsteknik.
Denna studie behandlar fuktproblem i uteluftsventilerade vindsutrymmen på bostadshus. Dessa problem har observerats på senare tid då tilläggsisolering av vindsbjälklag blivit vanligt och då nybyggnad utförs med större isolertjocklekar än förr.
Det är vår förhoppning att resultatet av detta examensarbete ska ge kunskaper och en fördjupad förståelse för denna problematik.
Vi vill rikta ett stort tack till våra handledare Gudni Jóhannesson och Folke Björk, avd för Byggnadsteknik, samt Lars Lindberg, Bjerking AB, som med sitt engagemang och sin hängivenhet till det byggfysikaliska området bidragit till detta examensarbetes utformning. Vi vill även tacka Hans Bergström vid Uppsala universitet för snabb och bra service med klimatdata, Yngve Thor vid Bjerking AB och Christer Hägglund vid avd för Byggnadsteknik för hjälpen med mätutrustning. Dessutom vill vi tacka alla fastighetsägare för deras medverkan och det positiva tillmötesgåendet vi fått under arbetets gång. Till sist vill vi även tacka våra anhöriga som fått sitta hemma många kvällar ensamma när de två blivande civilingenjörerna jobbat i sitt anletes svett på institutionen.
Vi vill även passa på och tipsa kommande examensarbetare att nyckeln till framgång har två ingredienser. Den ena är tagen från Vergilius 70-19 f Kr, Labor omnia vincit improbus [Outtröttligt arbete övervinner allt] som följt oss under tiden på KTH. Den andra är att ha en skicklig handledare. Stockholm, augusti 2002 ________ Kristofer Angerstig ________________________ Olle Eidenstedt
Innehållsförteckning
1 INLEDNING... 1 1.1 BAKGRUND... 1 1.2 SYFTE... 1 1.3 METOD... 1 1.4 BEGRÄNSNINGAR... 2 1.5 UPPDELNING... 2 2 OBJEKT... 3 2.1 INLEDNING... 3 2.2 01 – BLEKINGEVÄGEN... 3 2.3 02 – SALABACKSGATAN... 4 2.4 03 – SALABACKSGATAN... 4 2.5 04 – PETTERSLUNDSGATAN... 4 2.6 05 – HÖGANÄSGATAN... 5 2.7 06 – GEIJERSGATAN... 6 2.8 07 – FLORAGATAN... 6 2.9 08 – BÖRJEGATAN... 7 2.10 09 – LUTHAGSESPLANADEN... 7 2.11 10 – BJÖRKHAGSVÄGEN... 8 3 MÄTNINGAR ... 9 3.1 INLEDNING... 93.2 TEMPERATUR & RELATIV FUKTIGHET... 9
3.2.1 Bakgrund... 9 3.2.2 Begränsning ... 9 3.2.3 Metod ... 10 3.3 FUKTKVOT... 11 3.3.1 Bakgrund... 11 3.3.2 Begränsning ... 11 3.3.3 Metod ... 11 3.4 LUFTOMSÄTTNING... 12 3.4.1 Bakgrund... 12 3.4.2 Begränsning ... 12 3.4.3 Metod ... 13 3.5 KLIMATDATA FÖR UTOMHUSLUFTEN... 14 3.5.1 Bakgrund... 14 3.5.2 Begränsning ... 14 3.5.3 Metod ... 14 4 BERÄKNINGAR... 15 4.1 INLEDNING... 15 4.2 ÅNGHALT... 15 4.2.1 Bakgrund... 15 4.2.2 Begränsning ... 15 4.2.3 Metod ... 16 4.3 VÄRMEGENOMGÅNGSKOEFFICIENT... 16 4.3.1 Bakgrund... 16 4.3.2 Begränsning ... 16 4.3.3 Metod ... 16
4.4 FUKTPRODUKTION PÅ GRUND AV FÖRÄNDRING I FUKTKVOT... 17
4.4.1 Bakgrund... 17
4.4.2 Begränsning ... 17
5 RESULTAT ... 19
5.1 INLEDNING... 19
5.2 TEMPERATUR & RELATIV FUKTIGHET... 19
5.3 FUKTKVOT... 20
5.4 LUFTOMSÄTTNING... 21
5.5 KLIMATDATA FÖR UTOMHUSLUFTEN... 22
5.6 ÅNGHALT... 23
5.7 VÄRMEGENOMGÅNGSKOEFFICIENT... 24
5.8 FUKTPRODUKTION PÅ GRUND AV FÖRÄNDRING I FUKTKVOT... 25
6 ANALYS ... 27
6.1 INLEDNING... 27
6.2 TEMPERATUR & RELATIV FUKTIGHET... 27
6.3 FUKTKVOT... 27
6.4 LUFTOMSÄTTNING... 28
6.5 KLIMATDATA FÖR UTOMHUSLUFTEN... 28
6.6 ÅNGHALT... 28
6.7 VÄRMEGENOMGÅNGSKOEFFICIENT... 29
6.8 FUKTPRODUKTION PÅ GRUND AV FÖRÄNDRING I FUKTKVOT... 30
6.9 OBJEKT 01... 30 6.10 OBJEKT 02... 31 6.11 OBJEKT 03... 32 6.12 OBJEKT 04... 32 6.13 OBJEKT 05... 33 6.14 OBJEKT 06... 33 6.15 OBJEKT 07... 33 6.16 OBJEKT 08... 34 6.17 OBJEKT 09... 34 6.18 OBJEKT 10... 35 6.19 DISKUSSION... 36 7 SLUTSATS ... 37 8 REFERENSER... 39 BILAGA 1 ... 1
BESIKTNING AV VINDSUTRYMMENA I DE TIO OLIKA OBJEKTEN... 1
Beskrivning ... 3 Objekt 01, Sävja ... 4 Objekt 02, Salabacke... 5 Objekt 03, Salabacke... 6 Objekt 04, Fålhagen... 7 Objekt 05, Kvarngärdet... 8 Objekt 06, Luthagen... 9 Objekt 07, Luthagen... 10 Objekt 08, Luthagen... 11 Objekt 09, Luthagen... 12 Objekt 10, Norby... 13 BILAGA 2 ... 15
BILDDOKUMENTATION AV DE TIO OLIKA OBJEKTEN... 15
Beskrivning ... 17 Objekt 01 & 02... 18 Objekt 03 & 04... 19 Objekt 05 & 06... 20 Objekt 07 & 08... 21 Objekt 09 & 10... 22
BILAGA 3... 23
KLIMATDATA UNDER PERIODEN 13-27 MARS 2002 ... 23
Beskrivning... 25 Objekt 01 ... 26 Objekt 02 ... 28 Objekt 03 ... 30 Objekt 04 ... 32 Objekt 05 ... 34 Objekt 06 ... 36 Objekt 07 ... 38 Objekt 08 ... 40 Objekt 09 ... 42 Objekt 10 ... 44 BILAGA 4... 47
KLIMATDATA UNDER PERIODERNA 27 MARS TILL 3 APRIL OCH 17-24 APRIL 2002... 47
Beskrivning... 49 Objekt 01 ... 50 Objekt 02 ... 52 Objekt 03 ... 54 Objekt 04 ... 56 Objekt 05 ... 58 Objekt 06 ... 60 Objekt 07 ... 62 Objekt 08 ... 64 Objekt 09 ... 66 Objekt 10 ... 68 BILAGA 5... 71
FUKTKVOT OCH TEMPERATUR UNDER PERIODEN 13 MARS TILL 5 JUNI 2002... 71
Beskrivning... 73 Objekt 01 ... 74 Objekt 02 ... 75 Objekt 03 ... 76 Objekt 04 ... 77 Objekt 05 ... 78 Objekt 06 ... 79 Objekt 07 ... 80 Objekt 08 ... 81 Objekt 09 ... 82 Objekt 10 ... 83 BILAGA 6... 85
ÅNGHALT I DYGNSMEDELTAL UNDER PERIODEN 13 MARS TILL 5 JUNI 2002 ... 85
Beskrivning... 87 Objekt 01 ... 88 Objekt 02 ... 89 Objekt 03 ... 90 Objekt 04 ... 91 Objekt 05 ... 92 Objekt 06 ... 93 Objekt 07 ... 94 Objekt 08 ... 95 Objekt 09 ... 96 Objekt 10 ... 97
BILAGA 7 ... 99
BERÄKNINGAR AV DE OLIKA OBJEKTENS VÄRMEGENOMGÅNGSKOEFFICIENT... 99
Beskrivning ... 101
BILAGA 8 ... 103
FUKTPRODUKTION PÅ GRUND AV FÖRÄNDRING I FUKTKVOT... 103
Beskrivning ... 105 Allmänna förutsättningar... 105 Objekt 01... 106 Objekt 02... 107 Objekt 03... 108 Objekt 04... 109 Objekt 05... 110 Objekt 06... 111 Objekt 07... 112 Objekt 08... 113 Objekt 09... 114 Objekt 10... 115 BILAGA 9 ... 117
CD-ROM MED SAMTLIGA FILER SOM ANVÄNDES VID FRAMSTÄLLANDET AV RAPPORTEN... 117
1 Inledning
1.1 Bakgrund
De flesta bostadshus har ett kallt tak, dvs ett tak med värmeisolerat vindsbjälklag, ett uteluftsventilerat kallt vindsutrymme och ett brant vattenavledande yttertak. Innan oljekrisen på 70-talet byggdes många hus med denna konstruktion men med mycket mindre isolering än idag. På den tiden uppstod sällan problem med fukt i vindsutrymmen, såvida det inte var hål i yttertaket. Anledningen till att det sällan uppstod problem var värmeläckaget från bostaden som värmde upp och torkade ut vindsutrymmet. Efter oljekrisen blev energin dyrare vilket bland annat lett till att vindsbjälklaget har isolerats allt mer. Numera är det praxis att isolera upp till 400-500 mm, vilket innebär att temperaturen i vindsutrymmet närmar sig temperaturen utomhus om ventilationen i vindsutrymmet ger hög luftomsättning.
Problemet med fukt i vindsutrymmen är enligt tidigare rapporter (Samuelsson, 1995 samt Larsson, 1995) som störst då det kalla vintervädret går över till sommar. I dessa rapporter kan det utläsas att det är den varma fuktiga utomhusluften som kondenserar på yttertakets insida1. Takkonstruktionen har genom nattutstålning på vår och försommar kylts av, temperaturen har sjunkit under daggpunkten för luften i utrymmet, varvid kondens uppstått. Detta liknar alltså problematiken med krypgrunder (Jóhannesson, 2001). Problemet förvärras om vindsbjälklaget inte är tätt mot konvektion2 och diffusion3, då varm fuktig luft från underliggande bostäder tränger upp genom vindsbjälklaget till vindsutrymmet.
1.2 Syfte
Detta examensarbete belyser ovanstående problematik och utifrån insamlad mätdata redovisas analyser och slutsatser varför några vindsutrymmen har sämre funktion än andra.
För de objekt som deltar i studien, som visar sig ha fuktproblem, kommer att föreslås rekommendation för uppgradering.
Resultatet kan fungera som underlag för framtida konditionsbesiktningar av vindsutrymmen.
1.3 Metod
För att inte riskera att utföra ett projekt som någon annan redan genomfört, gjordes en inventering av liknande arbeten. I februari 2002 kontaktades SBUF4, Formas5 och SP6 för att se om de hade några projekt utförda inom området. De rapporter som bäst stämde överens med detta examensarbete (Samuelsson, 1995 samt Larsson, 1995) har ingått i en förstudie till denna rapport.
Inledningsvis bestämdes vilken hustyp som skulle studeras. Dessa benämns i rapporten som objekt. Bjerking AB bistod med tio objekt av den aktuella typen, se kapitel 2 Objekt. De tio objekten hade liknande takkonstruktioner för att lättare kunna göra en jämförande studie.
1 Avser råspontens insida.
2 Konvektion innebär att vattenånga transporteras på grund av luftrörelser.
3 Diffusion innebär att vattenmolekyler rör sig i riktning mot avtagande koncentration. 4 Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond.
5 Forskningsrådet för miljö, areella näringar och samhällsbyggande. 6 Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut.
Arbetet inleddes med en okulärbesiktning med fotodokumentation av objekten, både exteriört och interiört, se bilaga 1 samt bilaga 2.
I studien mättes fuktkvot, relativ fuktighet, temperatur samt luftomsättning i samtliga objekts vindsutrymmen. Med resultat från dessa mätningar gjordes beräkningar av luftens ånghalt. För att bedöma inverkan av värmeläckage från intilliggande bostäder gjordes dessutom beräkningar av vindsbjälklagens värmegenomgångskoefficient. Dessa beräkningar och jämförelser utfördes i Ms Excel.
Placeringen av loggar för registrering av temperatur och relativ fuktighet valdes så att dessa skulle representera medelförhållandena i vindsutrymmena. Mätpunkterna för fuktkvot i undertaket valdes så att olika delar av konstruktionen, tex takfot i söderläge respektive takfot i norrläge, skulle representeras av minst en mätpunkt i de fall då detta var möjligt. Som underlag för valet av placeringarna användes resultat från okulärbesiktningen.
Resultaten från mätningarna jämfördes för att finna parametrar som på ett negativt sätt påverkade klimatet i vindsutrymmena, därefter sammanställdes slutsatser, se kapitel 7 Slutsats. Rapporten producerades i Ms Word, diagrammen i Ms Excel, samt bilderna är tagna av författarna förutom bilderna i figur 3.1 och 3.2 som är från återförsäljaren och används med deras tillstånd.
1.4 Begränsningar
Omfattningen för ett 20 poängs examensarbete är begränsad. Därför avgränsades studien till tio objekt med liknade konstruktion, se kapitel 2, där alla objekt har branta tak. De flesta av takkonstruktionerna i rapporten består av takpannor på råspont men några av objekten har falsat plåttak eller plåttak med takpanneprofil på råsponten. Gemensamt för alla objekt är att vindsutrymmena är kalla, dvs med mer eller mindre isolerade vindsbjälklag. För att ta reda på hur olika parametrar påverkar klimatet i vindsutrymmena var det intressant att studera några objekt med tilläggsisolering och några utan. För begränsningar i mätmetoder se kapitel 3 Mätningar.
1.5 Uppdelning
Arbetsinsatserna har delats upp så att Kristofer Angerstig varit ansvarig för mätningarna i fält och Olle Eidenstedt för databehandlingen av mätdata. För analysen samt rapportsamman-ställningen har båda varit ansvariga till lika stor del.
2 Objekt
2.1 Inledning
Inledningsvis bestämdes vilken typ av objekt som skulle studeras. Objekten har liknande takkonstruktioner för att möjliggöra en jämförelse och på så sätt finna gemensamma parametrar för klimatet i vindsutrymmena. Bjerking AB bistod med tio objekt av den aktuella typen med en spridning över byggnadsår från 1890 till 1990.
Alla vindsutrymmen har okulärbesiktigats, både exteriört och interiört, se bilaga 1. Punkter som togs upp var bland annat bjälklagets uppbyggnad, typ av ventilation och synliga fuktskador. Besiktningen kompletterades med fotodokumentation, se bilaga 2 och bilaga 9.
I följande kapitel görs en presentation av objekten och dess konstruktion. I de fall då en konditionsbeskrivning önskas, se bilaga 1.
2.2 01 – Blekingevägen
Objekt 01 är beläget ca en mil söder om Uppsala i förorten Sävja. Huset är byggt i början av 1990 talet och är fem våningar högt, se figur 2.1. Huset har en ingång mot söder och består av ca fyra lägenheter per våning, totalt sett ca 20 lägenheter. Huset har tegelfasad. Taket är ett pyramidtak7 med takvinkeln 23º. Undertäckningen består av råspont med underlagspapp och ytter-täckningen är tegelpannor. Takfallet vetter mot fyra vädersträck. Vindsutrymmet är inrett med vindsförråd samt fläktrum med mekanisk ventilationsanläggning. Vinds-bjälklaget är uppbyggt av betong. Ingång till vindsutrymmet sker genom dörr från trapphus.
Fig. 2.1 Objekt 01 från 1990-talet. Taket har lutningen
23º och yttertäckningen är tegelpannor.
2.3 02 – Salabacksgatan
Objekt 02 är beläget i stadsdelen Salabacke i centrala Uppsala. Huset är byggt i början av 1950-talet och är tre våningar högt, se illustration av objekt 03 i figur 2.2 vilket exteriört liknar objekt 02. Huset har två ingångar mot nordväst och består av två till tre lägenheter per våning, totalt sett ca 20 lägenheter. Huset har putsad fasad. Taket är ett valmat sadeltak med takvinkeln 23º. Undertäckningen består av råspont med underlagspapp och yttertäckningen är tegelpannor. Taknockens orientering är nordöst - sydvästlig så att det ena takfallet vetter mot nordväst och det andra mot sydöst. Frånluftskanaler för självdragsventilation är placerade i vindsutrymmet som i övrigt är oinrett. Vindsbjälklaget är uppbyggt av betong. Ingång till vindsutrymmet sker genom taklucka från trapphus.
2.4 03 – Salabacksgatan
Objekt 03 är beläget i stadsdelen Salabacke i centrala Uppsala bredvid Objekt 02, se figur 2.2. Detta objekt är likt objekt 02 förutom att objekt 03 är tilläggsisolerat på 1980-talet.
Fig 2.2 Objekt 03 från 1950-talet. Taket har lutningen 23º och yttertäckningen är tegelpannor.
2.5 04 – Petterslundsgatan
Objekt 04 är beläget i stadsdelen Fålhagen i centrala Uppsala. Huset är byggt i början av 1960-talet och är tre våningar högt, se figur 2.3. Huset har fem ingångar mot nordväst och består av ca tre lägenheter per våning, totalt sett ca 45 lägenheter. Huset har putsad fasad. Taket är ett valmat sadeltak med takvinkeln 20º. Undertäckningen består av råspont med underlagspapp och yttertäckningen är takpanneprofil i plåt. Taknockens orientering är nordöst - sydvästlig så att det ena takfallet vetter mot nordväst och det andra mot sydöst. Taket är renoverat 2000, då föreningen lät bygga ett valmat sadeltak på det ursprungliga platta parallelltaket. Vindsutrymmet är oinrett förutom att det finns ett fläktrum med mekanisk ventilationsanläggning. Vindsbjälklaget är uppbyggt av betong och tilläggsisolerades vid takrenoveringen. Ingång till vindsutrymmet sker genom dörr från trapphus.
Fig 2.3 Objekt 04 från 1960-talet. Taket har lutningen 20º och yttertäckningen är takpanneprofil i plåt.
2.6 05 – Höganäsgatan
Objekt 05 är beläget i stadsdelen Höganäs i centrala Uppsala. Huset är byggt i början av 1890-talet och är tre våningar högt, se figur 2.4. Huset har två ingångar mot nordöst och består av ca två lägenheter per våning, totalt sett ca 12 lägenheter. Huset har putsad fasad. Taket är ett valmat sadeltak med takvinkeln 28º. Undertäckningen består av ospontade brädor och yttertäckningen är falsad takplåt. Taknockens orientering är nordväst - sydöstlig så att det ena takfallet vetter mot nordöst och det andra mot sydväst. Taket är renoverat 2002, då föreningen lät måla om och reparera skador och rostangrepp. Vindsutrymmet är inrett med vindsförråd och frånluftskanaler för självdragsventilation. Vindsbjälklaget är uppbyggt av trä och en så kallad brandbotten av tegel. Ingång till vindsutrymmet sker genom dörr från trapphus.
2.7 06 – Geijersgatan
Objekt 06 är beläget i stadsdelen Luthagen i centrala Uppsala. Huset är byggt i mitten av 1940-talet och är fyra våningar högt, se figur 2.5. Huset har två ingångar mot nordöst och består av två till tre lägenheter per våning, totalt sett ca 20 lägenheter. Huset har putsad fasad. Taket är ett valmat sadeltak med takvinkeln 31º. Undertäckningen består av råspont med underlagspapp och yttertäckningen är takpanneprofil av plåt. Taknockens orientering är nordväst - sydvästlig så att det ena takfallet vetter mot nordöst och det andra mot sydväst. Vindsutrymmet är inrett med bostäder och vindsförråd samt med frånlufts-kanaler för självdragsventilation. Vinds-bjälklaget är uppbyggt av betong. Ingång till vindsutrymmet sker genom dörr från trapphus.
Fig 2.5 Objekt 06 från 1940-talet. Taket har lutningen 31º
och yttertäckningen är takpanneprofil i plåt.
2.8 07 – Floragatan
Objekt 07 är beläget i stadsdelen Luthagen i centrala Uppsala. Huset är byggt i början av 1950-talet och är tre våningar högt, se figur 2.6. Huset har två ingångar mot sydväst och består av två till tre lägenheter per våning, totalt sett ca 20 lägenheter. Huset har fasad av plåt. Taket är ett sadeltak med takvinkeln 23º. Undertäckningen består av råspont med underlags-papp och yttertäckningen är tegelpannor. Taknockens orientering är nordväst - sydöstlig så att det ena takfallet vetter mot nordöst och det andra mot sydväst. Frånluftskanaler för självdragsventilation är placerade i vindsutrymmet som i övrigt är oinrett. Vindsbjälklaget är uppbyggt av betong och tilläggsisolerades 1985. Ingång till vindsutrymmet sker genom taklucka från trapphus.
Fig 2.6 Objekt 07 från 1950-talet. Taket
har lutningen 23º och yttertäckningen är tegelpannor.
2.9 08 – Börjegatan
Objekt 08 är beläget i stadsdelen Luthagen i centrala Uppsala. Huset är byggt i mitten av 1950-talet och är fyra våningar högt, se figur 2.7. Huset har två ingångar mot nordöst och består av två till tre lägenheter per våning, totalt sett ca 20 lägenheter. Huset har fasad av puts. Taket är ett sadeltak med takvinkeln 23º. Undertäckningen består av råspont med underlagspapp och yttertäckningen är tegel-pannor. Taknockens orientering är nordväst - sydöstlig så att det ena takfallet vetter mot nordöst och det andra mot sydväst. Frånluftskanaler för självdragsventilation är placerade i vindsutrymmet som i övrigt är oinrett. Vindsbjälklaget är uppbyggt av betong och tilläggsisolerades 1985. Ingång till vinds-utrymmet sker genom taklucka från trapphus.
Fig 2.7 Objekt 08 från mitten av
1950-talet. Taket har lutningen 23º och yttertäckningen är tegelpannor. 2.10 09 – Luthagsesplanaden
Objekt 09 är beläget i stadsdelen Luthagen i centrala Uppsala. Huset är byggt i början av 1930-talet och är fem våningar högt, se figur 2.8. Huset har fyra ingångar mot nordväst och består av två till tre lägenheter per våning, totalt sett ca 60 lägenheter. Huset har fasad av puts. Taket är ett sadeltak med takvinkeln 19º. Undertäckningen består av råspont med underlagspapp och yttertäckningen är tegelpannor. Taknockens orientering är nordöst - sydvästlig så att det ena takfallet vetter mot nordväst och det andra mot sydöst. Vindsutrymmet är inrett med förråd samt frånluftskanaler för självdragsventilation. Vindsbjälklaget är uppbyggt av trä och en så kallad brandbotten av tegel. Ingång till vindsutrymmet sker genom dörr från trapphus.
Fig 2.8 Objekt 09 från 1930-talet. Taket har lutningen 19º och
2.11 10 – Björkhagsvägen
Objekt 10 är beläget i stadsdelen Norby i sydvästra Uppsala och är ett två våningar högt radhus byggt i mitten av 1960-talet. Huset har fem ingångar mot nordöst och består av fem bostäder, se figur 2.9. Huset har fasad av tegel. Taket är ett sadeltak med takvinkeln 15º. Undertäckningen består av råspont med underlagspapp och yttertäckningen är betongpannor. Taknockens orientering är nordväst - sydöstlig så att det ena takfallet vetter mot nordöst och det andra mot sydväst. Frånluftskanaler för självdragsventilation är placerade i vindsutrymmet som i övrigt är oinrett. Vindsbjälklaget är uppbyggt av trä och tilläggsisolerades 1984. Ingång till vindsutrymmet sker genom lucka från bostadens övre våning.
Fig 2.9 Objekt 10 från 1960-talet. Taket har lutningen 15º och yttertäckningen är
3 Mätningar
3.1 Inledning
För att bedöma konditionen hos vindsutrymmena har olika typer av mätningar utförts. Dessa mätningar var loggning av lufttemperatur och relativ fuktighet i vindsutrymmet, fuktkvotsmätning i råsponten samt luftomsättningsmätning. Eftersom klimatet i vindsutrymmet är beroende av klimatet utomhus beslutades att även klimatdata för utomhusförhållandena skulle insamlas. Mätningarna beskrivs i de fyra nästkommande kapitlen, 3.2 - 3.5, med tre underrubriker: ”Bakgrund” där bakgrunden till den aktuella mätningen diskuteras, ”Begränsning” där förenklingar som kan ha påverkat resultaten tas upp samt ”Metod” där genomförandet av mätningarna beskrivs.
3.2 Temperatur & relativ fuktighet 3.2.1 Bakgrund
Mätdata över temperatur och relativ fuktighet i vindsutrymmena behövdes för att dels jämföra funktionen för de olika objekten och dels för att bedöma tätheten hos vindsbjälklaget genom att beräkna och jämföra ånghalten i vindsutrymmet respektive utomhus, se kapitel 4.2 och 5.6. Relativ fuktighet RH definieras som kvoten mellan luftens aktuella fuktinnehåll och mättnadsvärde i kg/kg, där mättnadsvärdet avser den mängd vattenånga luften maximalt kan innehålla vid aktuell temperatur, RH anges i %.
Temperatur ϑ anges här i ºC.
3.2.2 Begränsning
Den utrustning8 som användes klarade av att logga förhållandena i intervall om en sekund, men eftersom detta skulle ha bidragit till onödigt många mätvärden och svårhanterbara datamängder beslutades att intervallet skulle ställas in på 30 minuter. Variationen i temperatur och relativ fuktighet mellan olika delar av vindsutrymmena antogs vara relativt konstant. Av denna anledning beslutades att en logg per vindsutrymme fick räcka för att registrera förhållandena i vindsutrymmena. Därmed har det antagits att den temperatur och relativa fuktighet som registrerats varit representativ för vindsutrymmet som helhet.
3.2.3 Metod
Loggarna, se figur 3.1 och 3.2, placerades centralt i vindsutrymmet genom att pendla ner dessa från takstolarna, se figur 3.3 Dessutom kompletterades objekt 10 med en logg på utsidan av huset och tre inne i bostaden för att där kunna bedöma skillnaden mellan klimatet vid Geocentrum9 och övriga mätområdet, se kapitel 5.2 Temperatur & relativ fuktighet, samt för att kunna bedöma fuktproduktionen inne i bostaden, se kapitel 4.2.3 Ånghalt.
Fig 3.1 Tinytag Plus logger. Fig 3.2 Tinytag logger.
Loggarna av märket Tinytag, se figur 3.2, registrerade enbart temperatur eller relativ fuktighet vilket medförde att vissa vindsutrymmen kompletterades med en extra logg. För att loggarna skulle få vara ifred och mätningarna kunna fortgå, fästes varningslappar vid loggarna med texten ”Mätning pågår. Rör ej” samt telefonnummer till kontaktperson.
Fig 3.3 Logg för temperatur och relativ fuktighet, centralt placerad
vinds-utrymmet, här i objekt 10.
För att starta, tömma och stoppa loggarna kopplades dessa ihop med bärbar dator. Programvaran10 EasyView och OTLM användes för att styra loggarna. Loggarna ställdes in så att dessa skulle registrera temperatur och relativ fuktighet två gånger per timme, med start vid midnatt den 5/3-02. Fyra av loggarna klarade inte att ställas in på intervall om 30 minuter, utan
9 En punkt i centrala Uppsala från vilken klimatdata för utomhusluften hämtas, se kapitel 3.5. 10 Programvaran tillhandahölls av Bjerking AB.
dessa ställdes istället in på 24 minuter. Detta medförde att mätintervallen inte stämde med övriga loggar. Vid analysen av värdena justerades detta intervall genom interpolering. Loggarna tömdes på registrerade värden med hjälp av bärbar dator och startades därefter omgående. Även detta medförde att mätintervallen inte blev kontinuerliga på grund av tiden mellan stopp och ny start. Vid analysen av värdena justerades detta intervall genom interpolering så att mätvärden i tabellformat lättare skulle gå att jämföra. Vid tömningarna stördes loggarna på grund av att vindsluckorna öppnades vilket bidrog till att några värden blev felaktiga och justerades därför också genom interpolering.
För att kalibrera loggarna placerades dessa i ett klimatskåp i Byggtekniks laboratorium på KTH under en timmas tid. Resultaten för de olika loggarna jämfördes med klimatskåpets och skillnaderna dokumenterades. Några av loggarna visade sig ha resultatkurvor som låg några enheter förskjutna. På grund av den noggrannhet som bedömts vara tillräcklig beslutades det att differenser för den relativa fuktigheten över 1,0 enheter och temperaturdifferenser över 0,3 ºC skulle justeras. Detta gällde objekt 05 och 06, där RH höjdes 3,2 enheter respektive sänktes 3,3 enheter. Dessutom höjdes temperaturkurvan med 0,5 ºC för objekt 05.
Tidsformatet i loggarna tog hänsyn till sommartid vilket innebar att datumet 2002-03-31 kl 02.00 saknades då klockslaget ändrats till 03.00. Mätdata för utomhusförhållandena som erhölls från Geocentrum i Uppsala hade dock normaltid, dvs UTC11+1h. Därför justerades loggarnas tider så att de olika mätvärdena skulle kunna gå att jämföra.
3.3 Fuktkvot 3.3.1 Bakgrund
Då trävirke uppnår en fuktkvot av ca 15 % och dygnsmedeltemperaturen är minst 5ºC finns risk för mögelpåväxt (Nevander, 1994). Av denna anledning var det intressant att på de olika objekten kontinuerligt mäta fuktkvotens förändring. Fuktkvoten i liknade punkter hos de olika objekten mättes, för att bedöma orsaken till dessa skillnader.
Fuktkvot u definieras som mängden fukt i förhållande till mängden torrt material i kg/kg, anges i %.
3.3.2 Begränsning
Förändringen i fuktkvot förutsattes vara så pass långsam att det räckte att endast mäta denna vid ett tillfälle per vecka. Mätning av fuktkvot gjordes i 3-7 mätpunkter per objekt för att registrera variationen hos hela undertaket12. Fuktkvotsmätaren13 klarade inte av att mäta fuktkvot under 6 %, vilket var av mindre betydelse eftersom trävirket då är mycket torrt.
3.3.3 Metod
I varje vindsutrymme markerades 3-7 punkter för mätning av fuktkvot, se figur 3.4. Dessa placerades så att olika delar av konstruktionen, såsom nock respektive takfot och deras placering i olika vädersträck, skulle representeras av minst en mätpunkt i de fall då detta var möjligt. En del av dessa punkter placerades dessutom i ytor som visat tecken på missfärgningar. Som underlag för placeringarna användes resultat från okulärbesiktningen.
11 UTC avser tiden i Greenwich, Storbritannien. 12 Här avses råspontens insida.
Mätningarna utfördes med en fuktkvots-mätare som stacks in i trävirket till ett djup av ca 3-5 mm. Provning utfördes för att se om det var stor skillnad på indikeringen hos fuktkvotsmätaren beroende på dels fiberriktningen men också på inslagnings-djupet i trävirket. I fallet med fiberriktningen uppmättes ingen skillnad. När det gäller inslagningsdjupet av mätinstrumentet i trävirket varierade fuktkvoten något. Detta ansågs vara försumbart eftersom det förekom lokala skillnader i trävirkets fuktkvot upp till 0,5 procentenheter. Med vetskapen om detta fastslogs ändå att mätning borde ske på liknande sätt i de olika punkterna, både när det gäller fiberriktningen och när det gäller inslagningsdjupet. Kalibrering av utrust-ningen gjordes vid varje mättillfälle med hjälp av en motståndstråd med känt värde.
Fig. 3.4 Punkt för fuktkvotsmätning samt
fuktkvots-mätare med förlängning för att underlätta mätningen.
3.4 Luftomsättning 3.4.1 Bakgrund
Klimatet i ett vindsutrymme avgörs till stor del av ventilationen, dvs mängden luftomsättningar per tidsenhet. Av denna anledning har vindsutrymmenas luftomsättningar undersökts.
Momentan luftomsättning mättes med spårgasmetoder. Till detta användes lustgas, N2O, som är en gift- och luktfri gas och därför passar bra till spårgasmätningar.
Luftomsättning n definieras som antalet luftombyten i en volym per timme, anges i 1/h=h-1.
3.4.2 Begränsning
En osäkerhet vid spårgasmätningar är att det är svårt att avgöra om hela utrymmet är fyllt med en jämn koncentration spårgas. Detta kan innebära att avklingning i koncentration i själva verket beror på en utbredning av gasen i det aktuella utrymmet och inte på ventilationen. För att minimera denna felkälla fylldes utrymmena med en relativt hög koncentration14, ca 2000 ppm, samtidigt som fläktar användes för att ytterligare säkerställa en konstant koncentration. Mätningarna påbörjades inte förrän koncentrationen minskat till ca 1000 ppm, varvid koncentrationen antogs ha blivit konstant i hela utrymmet. Där med antogs att den mätpunkt som mättes var representativ för vindsutrymmet som helhet. Vidare antogs att denna mätning skulle representera objektets luftomsättning under hela mätperioden.
3.4.3 Metod
Mätningarna utfördes i början av april under tre dagar med liknande grått väder för att inte skillnaden i väderlek mellan de tre dagarna skulle påverka resultatet. Dessa dagar har fått representera ett medelförhållande hos luftomsättningarna i de olika vindsutrymmena. Principen för mätningarna var att fylla det aktuella utrymmet med en jämn koncentration N2O och sedan mäta avklingningen. Mätutrustningen15 placerades centralt i vindsutrymmet för att på så sätt approximera medelförhållandet i utrymmet, se figur 3.4.
Vindsutrymmet fylldes med N2O tills koncentrationen uppnått ca 2000 ppm. Mätningen påbörjades vid ca 1000 ppm och avbröts då koncentrationen minskat till ca 100 ppm. Efter utförda mätningar i objekt 01, med fläkt respektive utan fläkt, visade det sig att avklingningen skedde med betydligt jämnare variation i fallet med fläkt. Därför anslöts fläktar under resterande mätningar för att bidra till en jämnare koncentration i utrymmena. Detta test utfördes även senare i mätperioden för att kontrollera om det fortfarande gav en jämnare koncentration med fläkt, vilket visade sig stämma. Koncentrationen plottades i realtid så att avklingningen gick att följa, se figur 3.6. Eftersom avklingningen vid denna typ av mätningar sker logaritmiskt så användes metod nedan (Kronvall, 1979) för att beräkna luft-omsättningen n.
Fig. 3.5 Mätutrustning för luftomsättning. Överst
ligger plottern, vilken är sammankopplad med underliggande mätare. På golvet står lustgasen och fläkten samt en sladdvinda som behövdes vid installationen.
Fig 3.6 Plott av luftomsättningen i realtid. Grafen
användes för att med hjälp av metod till vänster beräkna luftomsättningen. Här presenteras objekt 03, n=1,4 h-1.
( )
(t) tiden efter ionen koncentrat c (ppm) ionen koncentrat begynnelse c h ningar luftomsätt antalet n (h) längd llets mätinterva ∆t där c c ln n 1 ∆t 0 1 c = = = = = −3.5 Klimatdata för utomhusluften 3.5.1 Bakgrund
Eftersom klimatet i vindsutrymmet är beroende av klimatet utomhus beslutades att klimatdata för utomhusförhållandena skulle insamlas. Dessa data var en förutsättning för att kunna beräkna ånghalten i utomhusluften, vilket kom till användning vid kontroll av vindsbjälklagets täthet, se kapitel 4.2.
För att få tillgång till data för bland annat temperatur och relativ fuktighet utomhus kontaktades Hans Bergström på Institutionen för geovetenskaper vid Uppsala universitet. Vid denna institution registreras klimatdata var tionde minut. Temperaturen och den relativa fuktigheten mäts på 1,5 meters höjd vid institutionens väderstation vid Geocentrum, Villavägen 16 i Uppsala.
3.5.2 Begränsning
Enligt Hans Bergström varierar temperatur och luftfuktigheten något mellan olika delar av Uppsala. Eftersom endast mätdata från institutionens väderstation använts innebär detta att noggrannheten minskar något vid jämförelserna mellan utomhusklimatet och klimatet i vindsutrymmena vid de olika objekten. Det har alltså bortsetts från detta och antagits att temperaturen och luftfuktigheten varit lika inom det aktuella mätområdet, varför bara en mätpunkt fått representera hela området.
Loggningen av utomhusförhållanden har skett med frekvensen två gånger i timman. Detta har antagits vara tillräckligt för att avspegla de klimatsvängningar som förekom.
3.5.3 Metod
Som nämnts i kapitel 3.5.1 kontaktades Hans Bergström på Institutionen för geovetenskaper vid Uppsala universitet. Från denna institution erhölls värden på temperatur, relativ fuktighet, nederbörd, vindriktning och vindhastighet med intervall om tio minuter från och med den 1 mars till och med den 27 juli.
4 Beräkningar
4.1 Inledning
Mätningarna kompletterades med beräkningar av ånghalt, vindsbjälklagets
värmegenomgångs-koefficient och en approximation av fuktproduktionen på grund av förändring i fuktkvot. Ånghalten
behövdes bland annat för att kunna bedöma vindsbjälklagens täthet, se kapitel 4.2. Vidare genomfördes beräkningar på värmegenomgångskoefficienten i det översta bjälklaget hos de olika objekten för att kunna bedöma hur tilläggsisoleringen förändrat klimatet i vindsutrymmet. Approximationen av fuktkvotens bidrag till ånghalten gjordes för att se hur uttorkning respektive uppfuktning av trävirket i vindsutrymmet påverkade fuktproduktionen.
4.2 Ånghalt 4.2.1 Bakgrund
Fuktillskottet till ett vindsutrymme sker i huvudsak på fyra sätt. Antingen bidrar utomhusluften med fukt vilken kondenserar på kalla ytor, eller så passerar varm fuktig luft upp genom vindsbjälklaget eller så bidrar uttorkningen av trämaterialet med fukt. Det fjärde sättet är att den yttre takkonstruktionen läcker, vilket rapporten inte har som syfte att behandla. För att avgöra vilket som är den bidragande orsaken till fuktproblematiken har skillnader mellan ånghalten i vindsutrymmet och utomhus jämförts.
För att förhindra läckage av fuktig luft från underliggande bostäder skall ångspärr vara monterad i vindsbjälklaget på den varma sidan. Om bjälklaget består av platsgjuten betong och genomföringar tätats ordentligt är behovet av ångspärr mindre. Mot denna bakgrund var det intressant att kontrollera tätheten hos de olika vindsbjälklagen i studien. Särskilt intressant var detta hos bjälklaget i objekten 05, 09 och 10 eftersom dessa hade träbjälklag utan ångspärr. Ånghalten användes, förutom vid bedömning av vindsbjälklagens täthet, även vid jämförelsen av klimatet i de olika vindsutrymmena.
Ånghalt v definieras som massa/volym, dvs vattenångans densitet i fuktig luft. Massan är mängden fukt i kg samt volymen är mängden luft i m3, anges i kg/m3.
4.2.2 Begränsning
Efter en tid med fuktig väderlek blir virket i undertaket och takstolarna uppfuktat. När det sedan blir omslag i vädret sker en uttorkning av virket vilket bidrar till att luftfuktigheten i vindsutrymmet ökar. Den mängd fukt som lämnar virket varma dagar är ibland större än den mängd som kan passera vindsbjälklaget. Beräkningarna utfördes därför för fyra vinterveckor, dvs de fyra första veckorna i studien. Detta minimerade påverkan av virkets eventuella uttorkning eftersom varje vintervecka studerades och jämfördes med nästkommande och på så sätt upptäcktes kontinuerliga tendenser. Dessutom medförde detta en eliminering av problemet med att boende under varmare delar av året vädrar och på så sätt sänker ånghalten i vindsutrymmet så att differensen mellan ånghalten i vindsutrymmet och utomhus minskar.
4.2.3 Metod
För att beräkna ånghalten i vindsutrymmena behövdes värden på temperatur och relativ fuktighet. Till detta användes mätresultaten från loggarna i kapitel 3.2 Temperatur & relativ fuktighet.
För att bedöma hur hög fuktproduktionen var inomhus i objekt 10 beräknades differensen mellan inomhusluftens och utomhusluftens ånghalt. Värden på temperatur och relativ fuktighet för dessa beräkningar togs från de kompletterande loggarna, se kapitel 3.2 Temperatur & relativ fuktighet. Perioden för beräkningen av fuktproduktionen inomhus i objekt 10 var mellan två dagar, 14-15 juni, med gråväder för att inte solstrålningen skulle påverka mätningarna.
8314,3 R 18,02 M T) (273,15 R M (T) p (T) v 12,3 n 1,486 b Pa 4,689 a 0 T 20 -8,02 n 1,098 b Pa 288,68 a 30 T 0 100 T b a (T) P v v s s n s = = + ⋅ ⋅ = = = = < ≤ = = = ≤ ≤ + ⋅ = = Beräkning av ånghalt utfördes enligt
metod till höger (Nevander, 1994). Metoden har använts även i de fall då temperaturen har fallit utanför mät-området -20 ºC till 30 ºC. Kontroll-beräkningar (Nevander, 1994) har visat att det med god noggrannhet går att utvidga intervallet från -40 ºC till +80 ºC.
Ånghalten beräknades för hela mätintervallet mars till juni men för bedömning av vindsbjälklagens täthet valdes de första fyra veckorna i studien.
4.3 Värmegenomgångskoefficient 4.3.1 Bakgrund
Eftersom värmeläckaget från underliggande bostad påverkar temperaturen i vindsutrymmet var det intressant att beräkna de olika vindsbjälklagens värmegenomgångskoefficienter. Detta var särskilt intressant då vissa av objekten var tilläggsisolerade. Objekt 02 och 03 med byggår i början av 1950-talet har liknande konstruktion förutom att objekt 03 tilläggsisolerades med lösull på 1980-talet. Därför var det intressant att beräkna hur tilläggsisoleringen påverkat vindsbjälklagets värmegenomgångskoefficient samt att se hur miljön i allmänhet och fuktbalansen i synnerhet har påverkats i vindsutrymmet.
Värmegenomgångskoefficient U definieras som överförd effekten per area och per grad temperaturskillnad över väggen, anges i W/m2C.
4.3.2 Begränsning
Köldbryggor i form av skorstensstockar och dylikt påverkar klimatet i vindsutrymmena genom att dessa bidrar med en värmetransport från underliggande bostäder. Detta har inte beaktats i beräkningarna av bjälklagens värmegenomsläpplighet.
4.3.3 Metod
Som underlag för beräkningarna av vindsbjälklagens värmegenomgångskoefficienter U användes observationerna från besiktningarna, se bilaga 1. Formel för beräkningarna redovisas i bilaga 7 och resultaten i figur 5.7.
4.4 Fuktproduktion på grund av förändring i fuktkvot 4.4.1 Bakgrund
Vid en jämförelse av ånghalten i vindsutrymmet respektive utomhus tyder en positiv differens på en fuktproduktion16 i vindsutrymmet. Denna fuktproduktion beror antingen på ett vindsbjälklag som ej är tätt mot konvektion och diffusion eller från en uttorkning av träkonstruktionen i vindsutrymmet där värmen utifrån driver ut fukten ur trävirket.
Av ovanstående anledning var det intressant att beräkna hur stor inverkan en sänkning respektive ökning av trävirkets fuktkvot har på ånghaltens variation. Beräkningen har utförts för de första fyra veckorna, 13 mars till 10 april, vilka var de enda vinterveckorna i studien. Fuktproduktion på grund av förändring i fuktkvot ∆vm definieras som den mängd vattenånga som produceras genom fuktavgivning från material, anges i kg/m3.
4.4.2 Begränsning
Fuktkvoten u har registrerats med ett intervall om sju dagar i mellan 3-7 punkter i samtliga objekt. Mängden trävirke i de olika utrymmena som med sin uppfuktning, respektive uttorkning kunnat bidra till en förändring av ånghalten i luften är en grov uppskattning.
Värdet på fuktkvoten antogs gälla tio mm in i virket med avseende på tidsintervallet mellan mätningarna.
4.4.3 Metod
Först beräknades mängden trävirke per kvadratmeter golvyta i vindsutrymmet. Denna mängd innefattade råspont, takstolar samt övrig träinredning så som förråd och innerväggar.
Mängden approximerades grovt, där takstolarnas inverkan togs fram genom att multiplicera mängden råspont med en faktor17 1,3. Övrig träinredning togs fram på motsvarande sätt men med en faktor 1-3 beroende på typ av inredning och mängd.
Mätdata för luftomsättningar, fuktkvotens förändring samt mått på vindsutrymmen, se respektive avsnitt i rapporten. Metod, beräkningar och förutsättningar för fuktproduktions-uppskattningen redovisas i bilaga 8 och resultatet i kap 5.8.
16 Fuktproduktion definieras som differensen mellan ånghalten inomhus och utomhus. Detta avser fuktig luft från
bostaden, bidraget på grund av uttorkning eller läckage genom yttertaket och inte fuktillskottet från utomhusluften.
5 Resultat
5.1 Inledning
Under respektive rubrik i detta kapitel redovisas de resultat som framtagits från mätningar och beräkningar. Dessa ligger sedan till grund för analysen i kapitel 6.
5.2 Temperatur & relativ fuktighet
Medelvärdet av temperaturen och den relativa fuktigheten för de olika veckorna redovisas i figur 5.1. Det kan utläsas ur denna figur att medelvärdet för temperaturen stigit ca 15 ºC för samtliga objekt samtidigt som den relativa fuktigheten minskat med ca 20-30%.
Fig 5.1 Det övre diagrammet visar medelvärdet för de olika veckorna av temperaturen i de olika
vindsutrymmena och utomhus.
Temperatur 0 5 10 15 20 25 30
13-mar 20-mar 27-mar 03-apr 10-apr 17-apr 24-apr 01-maj 08-maj 15-maj 22-maj 29-maj 05-jun
Datum ϑ ( o C) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Utomhus Relativ fuktighet 20 30 40 50 60 70 80 90 100
13-mar 20-mar 27-mar 03-apr 10-apr 17-apr 24-apr 01-maj 08-maj 15-maj 22-maj 29-maj 05-jun
Datum
RH
(
%
5.3 Fuktkvot
Ett medelvärde av samtliga punkter från fuktkvotsmätningarna i de olika objekten under hela mätperioden visas i figur 5.2. Det kan utläsas ur figuren att fuktkvoten i trävirket ökat under tidsperioderna 13 till 20 mars samt mellan 17-24 april för att sedan minska under den resterande mätperioden. Detta gällde i stort sett alla objekt, vilket ledde till att i slutet på mätperioden var trävirket i alla objekten uttorkat, dvs med en fuktkvot under 6 %. Denna utveckling medförde att de intressanta perioderna för specialstudie var 13-20 mars samt 17-24 april. Dessa redovisas i bilaga 3 och bilaga 4 parallellt med övriga klimatdata för de olika objekten.
För att se hur fuktkvoterna varierat i olika punkter i respektive objekt hänvisas läsaren till bilaga 5, där fuktkvot, temperatur och relativ fuktighet redovisas för hela mätperioden, dvs 13 mars till 5 juni.
Fig 5.2 I det övre diagrammet redovisas resultat från fuktkvotsmätning i objekt 01 till 10. Dessa kurvor
anger ett medelvärde för punkterna i de olika objekten och är således ej max- respektive minimivärden.
I det nedre diagrammet redovisas ett medelvärde av samtliga kurvor från det övre diagrammet. Anledningen till detta är att visa generella tendenser i fuktkvotens variation.
Fuktkvot
13-mar 20-mar 27-mar 03-apr 10-apr 17-apr 24-apr 01-maj 08-maj 15-maj 22-maj 29-maj 05-jun
Datum 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
13-mar 20-mar 27-mar 03-apr 10-apr 17-apr 24-apr 01-maj 08-maj 15-maj 22-maj 29-maj 05-jun
Datum medelvärde 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 u ( % ) 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 u ( % )
5.4 Luftomsättning
Resultaten av luftomsättningsmätningarna presenteras i figur 5.3, samt i bilaga 9. I de fall då mätningar utförts vid olika tillfällen på samma objekt har det mest adekvata mätvärdet använts med avseende på liknade väderlek.
Vindstyrkans storlek vid de olika mätningarna redovisas i figur 5.4. Som framkommer i denna figur går det inte att säga att luft-omsättningarnas storlek varit proportionella mot vindstyrkan vid den aktuella tidpunkten eftersom vindstyrkans variation är så pass liten. Därför antogs de uppmätta värdena för luftomsättningen vara representativa för vinds-utrymmena som helhet under hela mät-perioden.
Vid hög luftomsättning, liknande den i objekt 01 och 10, motsvarar utomhusklimatet sånär förhållandena i vindsutrymmet, se övre figur bilaga 3 sidan 45. I denna figur visas kurvorna för temperaturen i vindsutrymmet respektive utomhus, vilka näst intill tangerar varandra.
Fig 5.3 Diagram över luftomsättningen i Objekt 01 till 10. Objekt 03 till och med
objekt 09 betraktas som låga luftomsättningar, övriga höga.
7,1 4,2 2,4 0,7 1,7 8,7 1,6 1,6 1,4 1,4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Objekt n ( om s/h ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Vindhastighet (m/s) n ( om s/ h) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Luftomsättning Luftomsättning
Fig 5.4 Diagram över vindstyrkans storlek under
de olika luftomsättningsmätningarna i respektive objekt. Vindstyrkan är hämtad från de mätdata som erhållits från Geocentrum i Uppsala, se kap 3.5.3.
5.5 Klimatdata för utomhusluften
Medelvärdet av utomhusluftens temperatur och relativa fuktighet för de olika veckorna redovisas i figur 5.5. I figuren redovisas även max- och minimitemperaturen för de olika veckorna. Nederbörden för respektive vecka har summerats och redovisas i samma figur.
Utomhustemperatur
6-mar 13-mar 20-mar 27-mar 03-apr 10-apr 17-apr 24-apr 01-maj 08-maj 15-maj 22-maj 29-maj 05-jun
Datum
Max Medel Min
Relativ fuktighet
6-mar 13-mar 20-mar 27-mar 03-apr 10-apr 17-apr 24-apr 01-maj 08-maj 15-maj 22-maj 29-maj 05-junNederbörd
-mar 13-mar 20-mar 27-mar 03-apr 10-apr 17-apr 24-apr 01-maj 08-maj 15-maj 22-maj 29-maj 05-jun
Datum Veckosumma -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 0 ϑ ( o C) 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 RH ( % ) 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 06 (mm)
Fig 5.5 Det övre diagrammet visar medelvärdet för de olika veckorna av hur temperaturen utomhus varierat under
perioden 13 mars till 5 juni. I samma figur redovisas även max- och minimitemperaturen.
Det mellersta diagrammet visar beräknade medelvärden över hur den relativa fuktigheten utomhus varierat under samma period
För att kontrollera hur mycket klimatet varierade över Uppsala kompletterades objekt 10 med en temperaturlogg på utsidan, se även kapitel 3.2 Temperatur & relativ fuktighet. Värdena från denna logg jämfördes med mätdata från Geocentrum. Perioden då differensen mellan temperaturerna beräknades var två dagar, 14-15 juni, med gråväder för att inte solstrålningen skulle påverka mätningarna. Differensen visade att temperaturen vid Geocentrum var ca 0,4 ºC lägre än vid objekt 10, se bilaga 9, vilket bedömdes vara på en nivå som inte behöver beaktas i denna studie.
5.6 Ånghalt
Fuktproduktionen i vindsutrymmet har beräknats bland annat för att bedöma bjälklagets täthet. Detta har utförts genom att beräkna differensen mellan vindsutrymmets ånghalt och utomhusluftens. Medelvärdet av differensen för de olika dagarna har beräknats för hela mätperioden, se bilaga 6.
För att bland annat bedöma bjälklagens täthet har differensen för veckorna mellan 13 mars till 10 april studerats noggrannare, se figur 5.6. Dessutom var perioden 17-24 april intressant eftersom det då skett en ökning av fuktkvoten i virket.
Dessutom kompletterades objekt 10 med tre loggar inne i bostaden för att se hur hög fuktproduktionen var inomhus. Denna fuktproduktion togs fram genom att beräkna differensen mellan inomhusluftens och utomhusluftens ånghalt. Detta resultat gav att fuktproduktionen inomhus var ca 0,4 g/m3, se bilaga 9.
Fuktproduktion 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Objekt ν (g /m 3 ) 13-20 mars 20-27 mars 27 mars till 3 april 3-10 april 17-24 april
Fig 5.6 Fuktproduktionen i vindsutrymmena vid de olika objekten under två perioder då fuktkvoten i
råsponterna ökat, samt tre perioder då fuktkvoten minskat. Observera att det under dessa perioder varit en positiv fuktproduktion i vindsutrymmena.
5.7 Värmegenomgångskoefficient
Beräkningarna av värmegenomgångskoefficienten för de olika objekten redovisas i bilaga 7. Resultatet redovisas i figur 5.7.
Fig 5.7 Figuren redovisar värmegenomgångskoefficienterna i vindsbjälklagen hos de
olika objekten, uträknade i bilaga 7. Detta är ett mått på graden av isolering i de olika objektens vindsbjälklag, ju högre värde desto sämre isolerings-förmåga. Ett gott isolerat vindsbjälklag har ett värde runt 0,1.
Värmegenomgångskoefficient 0,17 0,30 0,10 0,81 0,07 0,08 0,82 0,21 0,11 0,10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Objekt 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 U ( W /m 2 K)
5.8 Fuktproduktion på grund av förändring i fuktkvot
Då fuktkvoten minskat i råsponten bidrar detta till en ökning av ånghalten i luften, dvs en fuktproduktion i vindsutrymmet. På samma sätt bidrar en ökning av fuktkvoten till en sänkning av ånghalten, dvs en negativ fuktproduktion.
Denna fuktproduktion, som en ändring i fuktkvoten inneburit, har på ett approximativt sätt beräknats, se bilaga 8. Figur 5.8 visar summan av denna fuktproduktion och differensen mellan ånghalten i vindsutrymmet respektive utomhus. Detta är alltså en grov uppskattning av den fuktproduktion som motsvarar förändringen i fuktkvot.
För att förtydliga resonemanget följer här ett exempel: Om differensen mellan ånghalten i vindsutrymmet och utomhus hamnar på ett värde av 0,5 g/m3 betyder detta en fuktproduktion i vindsutrymmet. Om det är så att fuktkvoten dessutom ökat med 1 % innebär detta att fuktproduktionen varit större än 0,5 g/m3 eftersom trävirket måste ha uppfuktats av luften. Den mängd fukt som krävts i det aktuella utrymmet för att höja fuktkvoten med 1 % har uppskattats, se kap 4.4.3 Metod. Det är alltså summan av dessa resultat som visas i figur 5.8. Beräkningarna har utförts för de första fyra veckorna av mätperioden, 13 mars till 10 april, dvs tidig vår. Detta beror på att beräkningar under en senare period, då vädret blivit varmare, innebär att de boende börjar vädra och därmed sänker ånghalten inomhus. Därför blir en bedömning av vindsbjälklagets täthet svår eftersom fuktproduktionen genom konvektion och diffusion minimeras.
Fig 5.8 Figuren visar en approximativ fuktproduktion i vindsutrymmena med hänsyn tagen till förändringen i
fuktkvot. Aktuella perioder är 13 mars till 10 april och 17-24 april. Observera att origo inte är placerad i nedre vänstra hörnet, på grund av några negativa värden på fuktproduktionen.
Fuktproduktion -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Objekt ν (g /m 3 ) 13-20 mars 20-27 mars 27 mars till 3 april 3-10 april 17-24 april
6 Analys
6.1 Inledning
Inledningsvis kommenteras och analyseras de olika studerade områdena. Sedan följer en analys av de olika objekten i numerisk ordning. Dessa ligger sedan till grund för slutsatser i kapitel 7.
6.2 Temperatur & relativ fuktighet
Vindsutrymmena i objekt 05, 06 och 09 har haft högre temperaturer än övriga objekt, se figur 5.1. Gemensamt för dessa objekt var att de hade en relativt låg luftomsättning vid en jämförelse med övriga objekt, dessutom hade de höga värmegenomgångskoefficienter, se figur 5.7, vilket har medfört värmeläckage från underliggande bostäder.
6.3 Fuktkvot
Fuktkvoten ökade i de flesta objekt i två olika perioder under den aktuella mätperioden för att senare sjunka till ett uttorkat tillstånd i slutet på mätperioden. Detta tyder på att de yttre förhållandena påverkat fuktkvotsförändringen i de olika objekten, se figur 5.2.
Med undantag för objekt 10 ökade fuktkvoten i samtliga objekt under perioderna 13-20 mars och 17-24 april. Detta motiverade att utomhusklimatet vid dessa perioder specialstuderades för att se hur detta påverkade förändringen av fuktkvoterna, se bilaga 3 och bilaga 4.
Eventuell förekomst av nederbörd studerades för att se om denna påverkat fuktkvotens förändring, se figur 5.5. Mellan den 13-20 mars var det i stort sett ingen nederbörd och den relativa fuktigheten utomhus var i medeltal 78 %, se figur 5.5. Däremot kom det ca 10 mm nederbörd veckan innan, dvs 6-13 mars. Mellan den 17-24 april var det på motsvarande sätt mycket begränsad nederbörd och den relativa fuktigheten utomhus var i medeltal 63 %, se figur 5.5. Till skillnad från perioden 13-20 mars förekom ingen nederbörd veckan innan. Mellan den 1-8 maj förekom det en viss nederbörd, se figur 5.5, däremot följdes den inte av någon ökning av fuktkvoten, se figur 5.2. Att fuktkvoten ökade under två perioder berodde således ej på nederbörd.
Efter en kall natt med en efterföljande varm dag finns risk för att fuktkvotsmätningen störs. Detta beror på att vindsutrymmet och framförallt råsponten kylts under natten på grund av nattutstrålningen och sedan, under dagen, kondenserar inträngande fuktig luft och höjer på så vis fuktkvoten i ytan på råsponten. Vid de tillfällen då mätning av fuktkvoten visat på en ökning har detta inte kunnat härledas till en dag där det natten innan skett en för perioden exceptionell nattutstrålning.
Ånghalten utomhus har ökat under de perioder då fuktkvoten i vindsutrymmena ökat, se bilaga 3 och bilaga 4. Detta förklarar fuktkvotens ökning i samtliga objekt.
6.4 Luftomsättning
En luftomsättning som är mindre än 1 h-1 samt ett konvektions- och diffusionstätt vindsbjälklag, ger en relativt konstant fuktkvot över mätperioden, se objekt 07 i figur 5.2. Fuktkvoten hålls dessutom på en nivå (Nevander, 1994) som innebär en liten risk för mögel- och rötangrepp. Den låga luftomsättningen bidrar dock också till försämrad luftkvalitet. Detta är av mindre betydelse i en oinredd vind, men skall beaktas om vindsutrymmet är inrett med förråd eller dylikt.
Låg luftomsättning, vilket måste kombineras med ett konvektions- och diffusionstätt vindsbjälklag, höjer temperaturen i vindsutrymmet vilket är gynnsamt för uttorkningen. Detta beror på att den relativa fuktigheten sänks och luften kan då innehålla en större mängd vattenånga innan den kondenserar. Den låga luftomsättningen bidrar också till en minskning av fuktillskottet från utomhusluften.
Vid nockventilation, som i objekt 01 och 10, skall öppningarna i taknock inte vara större än 20-30 % av öppningarna i takfot (Gudjónsson, 1990). Vid högre ventilation i nocken finns annars risk att det vid blåsig väderlek skapas ett undertryck i vindsutrymmet. Detta kan leda till att fuktig luft från bostaden sugs upp till vindsutrymmet om vindsbjälklaget och dess genomföringar inte är konvektions- och diffusionstäta.
Att helt tillsluta nockventilationen bidrar till att vattenånga ansamlas i nocken. Anledningen till detta är att vattenånga har lägre densitet än luft18. Det bedöms därför vara ett risktagande att helt tillsluta nockventilationen. Dock har inga skador uppdagats i de objekt i studien som saknar ventilationsöppningar i nocken.
Äldre byggnader med dåligt isolerat vindsbjälklag och stort läckage av fuktig luft från underliggande bostäder fungerar tillfredställande på grund av den höga luftomsättningen. Den höga ventilationen i dessa vindsutrymmen skall aldrig minskas om inte ett konvektions- och diffusionstätt vindsbjälklag säkerställs.
6.5 Klimatdata för utomhusluften
Resultatet från mätningarna av utomhusförhållandena, se figur 5.5, jämfördes med klimatet för åren 1961-1990 (Nevander, 1994). Resultatet av denna jämförelse gav att den aktuella mätperioden förhöll sig ungefär två grader varmare och den relativa fuktigheten var ca 3 procentenheter lägre än medelvärdet för 30-års perioden. Detta innebär att uttorkningen av vindsutrymmena varit snabbare än vid medelklimatet för 30-års perioden.
6.6 Ånghalt
Under perioderna 13-27 mars och 17-24 april var ånghalten i alla vindsutrymmen högre än utomhus, vilka motsvarade perioder då fuktkvoterna ökat i de flesta av objekten. Att fuktkvoterna ökade innebar att det förväntades en lägre ånghalt i vindsutrymmet än utomhus eftersom virket då absorberat en del av fukten i luften.
18 Enligt allmänna gaslagen är alla molekyler lika stora vid de temperaturer och tryck som är aktuella i detta fall.
Molekylvikten för vattenånga är 18,02 kg/kmol och för luft är den 28,96 kg/kmol, varför den lättare vatten-ångan stiger.
