Termisk komfort - Jämförelse mellan trä- och betongkonstruktioner

(1)

LIU-ITN-TEK-G- -18/076-SE

Termisk komfort - Jämförelse mellan trä- och

betongkonstruktioner

Sanel Sehic

2018-06-11

(2)

LIU-ITN-TEK-G- -18/076-SE

Termisk komfort - Jämförelse mellan trä- och

betongkonstruktioner

Examensarbete utfört i Byggteknik vid Tekniska högskolan vid

Linköpings universitet

Sanel Sehic

Handledare Virginia Gonzalo Examinator Dag Haugum

Norrköping 2018-06-11

(3)

Upphovsrätt

Detta dokument hålls tillgängligt på Internet – eller dess framtida ersättare – under en längre tid från publiceringsdatum under förutsättning att inga extra- ordinära omständigheter uppstår.

Tillgång till dokumentet innebär tillstånd för var och en att läsa, ladda ner, skriva ut enstaka kopior för enskilt bruk och att använda det oförändrat för ickekommersiell forskning och för undervisning. Överföring av upphovsrätten vid en senare tidpunkt kan inte upphäva detta tillstånd. All annan användning av dokumentet kräver upphovsmannens medgivande. För att garantera äktheten, säkerheten och tillgängligheten finns det lösningar av teknisk och administrativ art. Upphovsmannens ideella rätt innefattar rätt att bli nämnd som upphovsman i den omfattning som god sed kräver vid användning av dokumentet på ovan beskrivna sätt samt skydd mot att dokumentet ändras eller presenteras i sådan form eller i sådant sammanhang som är kränkande för upphovsmannens litterära eller konstnärliga anseende eller egenart.

För ytterligare information om Linköping University Electronic Press se förlagets hemsida

http://www.ep.liu.se/

Copyright

The publishers will keep this document online on the Internet - or its possible replacement - for a considerable time from the date of publication barring exceptional circumstances.

The online availability of the document implies a permanent permission for anyone to read, to download, to print out single copies for your own use and to use it unchanged for any non-commercial research and educational purpose.

Subsequent transfers of copyright cannot revoke this permission. All other uses of the document are conditional on the consent of the copyright owner. The publisher has taken technical and administrative measures to assure authenticity, security and accessibility.

According to intellectual property law the author has the right to be mentioned when his/her work is accessed as described above and to be protected against infringement.

For additional information about the Linköping University Electronic Press

and its procedures for publication and for assurance of document integrity,

please refer to its WWW home page:

http://www.ep.liu.se/

(4)

SAMMANFATTNING

Termisk komfort har en avgörande roll för människors välmående och trivsel i inomhusmiljöer.

Alltför ofta underskattas materialens betydelse för termisk komfort och ventilationssystem överskattas, men faktum är att grundförutsättningar för termisk komfort påverkas mest av materialrelaterade faktorer. Exempelvis så fort vi stiger in i ett rum, börjar vi förlora och erhålla värme till och från olika material i vår omgivning på grund av materialens strålningsegenskaper, när vi går barfota på ett golv som är svalare än vår fot börjar värme strömma från vår fot till materialet på grund av materialets värmeledningsegenskaper och vid svängningar i utomhustemperaturen är det i första hand materialens värmetröghet som avgör jämnheten för inomhustemperaturen.

Rapportens syfte kommer ligga i identifikation av egenskaper som påverkar termisk komfort i trä- och betongkonstruktioner, samt att undersöka i vilken utsträckning dessa egenskaper som påverkar termisk komfort skiljer mellan materialen.

Trots att det finns tillräckligt mycket kunskap relaterad till byggmaterial för att besvara rapportens syfte, saknas det en studie som utrett och jämfört vilka egenskaper som skiljer mellan trä- och betongkonstruktioner och i vilken utsträckning i avseende på termisk komfort.

Av den anledningen kommer denna rapport att vara en forsknings- och litteraturöversikt, men är unik på så sätt att analysen binder samman byggnadsmaterials egenskaper och termisk komfort.

Det byggnadsmaterialet vars egenskaper skapade bäst grundförutsättningar för rekommenderad termisk komfort visade sig vara betong. Den största anledningen är betongens höga värmetröghet, med andra ord betongens förmåga att lagra värme från dagen då det är varmare och släppa ut på natten då det är kallare, vilket bidrar till att en relativt jämn innetemperatur uppnås.

(5)

ABSTRACT

Thermal comfort has a decisive role for the well-being and overall comfort for humans in indoor environments. Too often, the importance of materials is underestimated for thermal comfort and ventilation systems are overestimated, but the fact is that basic conditions for thermal comfort are mostly affected by material related factors. For example, as soon as we walk into a room, we begin to lose and gain heat to and from different material in our environment because of the radiation properties of the material. When we place a warm foot on a cooler floor, heat will flow from our foot to the material due to the thermal conductivity of the material and when fluctuations occur in the outdoor temperature, it is primarily the thermal effusivity of the material that determines the smoothness of the indoor temperature.

The purpose of this report is to identify the properties that affect thermal comfort in wood and concrete structures, as well as to investigate to which extent these properties affecting thermal comfort differ between the materials.

Although there is enough knowledge related to building materials to answer my purpose, there is no study that analyses and compares which characteristics distinguish between wood and concrete structures and to what extent in terms of thermal comfort. For this reason, this report will be a research and literature review, but it is unique in the that it binds together building materials characteristics and thermal comfort.

The building material whose properties created the best conditions for recommended thermal comfort proved to be concrete. The biggest reason is the high thermal effusivity of concrete, in other words, the ability to store heat during the day when it is warmer and release it at night when it is colder, which results in a relatively even internal temperature.

(6)

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

Innehållsförteckning

SAMMANFATTNING ... I ABSTRACT ... III INNEHÅLLSFÖRTECKNING ... V FÖRORD ... VII

1 INLEDNING ... 1

1.1 Problemformulering ... 1

1.2 Syfte och mål ... 2

1.3 Frågeställningar ... 2

1.4 Metod ... 2

1.4.1 Frågeställning 1 ... 2

1.5 Avgränsningar ... 4

2 TEORETISK REFERENSRAM ... 6

2.1 Termisk Komfort ... 6

2.1.1 Operativ temperatur ... 7

2.1.2 Strålningstemperatur ... 7

2.1.3 Relativ luftfuktighet ... 8

2.2 Krav och rekommendationer för termisk komfort ... 8

2.2.1 Vistelsezon ... 9

2.3 Byggnadsmaterials egenskaper och dess påverkan ... 11

2.4 Värme i byggmaterial ... 13

2.4.1 Upplevd värmebehaglighet ... 13

2.4.2 Värmekapacitet ... 13

2.4.3 Värmetröghet ... 14

2.5 Värmeöverföring ... 16

2.5.1 Konduktion ... 16

2.5.2 Konvektion ... 17

2.5.3 Strålning ... 17

2.6 Fukt i byggnadsmaterial ... 18

(7)

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

3 RESULTAT ... 21

3.1 Porositet och densitet ... 21

3.2 Emissivitet ... 21

3.3 Värmetröghet ... 22

3.4 Volymetrisk värmekapacitet ... 22

3.5 Värmeledningsförmåga ... 23

3.6 Ånggenomgångsmotstånd ... 23

4 ANALYS OCH DISKUSSION ... 24

5 SLUTSATSER ... 27

5.1 Svar på frågeställningar ... 27

5.2 Metodkritik ... 29

5.3 Förslag till fortsatt utveckling ... 29

REFERENSER ... 31

(8)

FÖRORD

Jag började studera till byggnadsingenjör på Tekniska Högskolan vid Linköpings universitet hösten 2015. Detta examensarbete som pågått under våren 2018 är avslutet på tre års studier.

Idéen att skriva ett examensarbete relaterat till termisk komfort väcktes när jag läste en kurs i energi- och miljöbyggande. Där introducerades jag för första gången till begreppet termisk komfort, som visade sig vara mer komplext och intressant än vad jag på ett första ögonkast trodde att det var. Initialt hade jag planerat att enbart skriva mitt examensarbete kring byggfysik, men efter en spännande idé från min handledare, Virginia Gonzalo, bestämde jag mig att med hjälp av byggfysiken fortsätta studera ämnet och försöka förklara betydelsen som byggmaterial spelar för termisk komfort.

Jag vill rikta ett riktigt stort tack till min handledare Virginia Gonzalo som redan från början av examensarbetet hjälpt mig med spännande idéer och konstant gett mig mycket konstruktiv och värdefull feedback under hela examensarbetet.

Sanel Sehic Norrköping, 2018

(9)

INLEDNING

1 INLEDNING

I detta kapitel beskrivs vad denna rapport kommer att behandla. Inledningsvis ges en problemformulering samt allmän bakgrundsbeskrivning av ämnesområdet och orsaken till att detta problemet är relevant att studera. Vidare presenteras en beskrivning av syftet samt frågeställningarna som rapporten bygger på. Slutligen beskrivs metodval samt vilka avgränsningar som har tillämpats i arbetet.

Denna rapport är skriven inom ramen för examensarbeten vid Linköpings universitet, institution för teknik och naturvetenskap (ITN). Rapporten är en avslutande examination av utbildningen Högskoleingenjör i byggnadsteknik och arbetet omfattar 16 högskolepoäng som motsvarar drygt 10 veckors heltidsstudier.

1.1 Problemformulering

En god termisk komfort inomhus är en essentiell faktor för människors välmående och trivsel.

Termisk komfort beskriver människans uppfattning av den termiska miljön i en byggnad, och den beror på en rad olika faktorer. (Boverket, 2017)

Vanligtvis delas termisk komfort in i fyra huvudfaktorer; strålningstemperatur, lufthastighet, riktad operativ temperatur samt luftfuktighet (Boverket, 2017). Två av dessa faktorer, strålningstemperatur samt luftfuktighet har en direkt koppling till byggmaterialet. Den mest avgörande faktorn för den termiska komforten inomhus är strålningstemperaturen från omgivande ytor i konstruktionen, eftersom att den skapar grundförutsättningarna för den termiska komforten i ett utrymme (Arbetsmiljöverket, 2017). Strålningstemperatur har med andra ord även större betydelse än lufttemperaturen på termisk komfort, detta på grund av att strålningstemperaturen påverkar mest i avseende på hur människor förlorar och erhåller värme till och från vår omgivning. I Sverige bygger vi vanligtvis byggnader av trä eller betong. Två konstruktionsmaterial som har väldigt annorlunda egenskaper som därmed skapar helt olika grundförutsättningar för den upplevda termiska komforten.

Samtidigt som det är välkänt att omgivande ytor i en konstruktion är den viktigaste faktorn för upplevd inomhustemperatur, finns det ingen studie som utrett och jämfört vilka egenskaper hos trä- och betongkonstruktioner som orsakar dessa skillnader.

(10)

INLEDNING

1.2 Syfte och mål

Syftet med studien är att jämföra hur den termiska komforten skiljer mellan trä- och betongkonstruktioner, samt i vilken utsträckning, genom att undersöka nyckelegenskaper hos de två konstruktionsmaterialen som har en påverkan på den upplevda termiska komforten inomhus.

Målsättningen med studien är att dra generaliserade slutsatser om varför och i vilken utsträckning trä- och betongkonstruktioner skiljer samt vilket materials egenskaper skapar lämpligast grundförutsättningar i avseende på termisk komfort genom forsknings- och litteraturöversikt.

1.3 Frågeställningar

 Vilka egenskaper hos trä- och betongkonstruktioner påverkar den upplevda termiska komforten inomhus?

 I vilken utsträckning skiljer sig egenskaperna som påverkar den termiska komforten inomhus i trä- och betongkonstruktioner?

 Vilket byggmaterials egenskaper skapar bäst grundförutsättningar för rekommenderad termisk komfort?

1.4 Metod

Denna rapport kommer att vara en forsknings- och litteraturöversikt. Det finns tillräckligt mycket kunskap om byggnadsmaterial och termisk komfort för att besvara rapportens syfte, dock saknas det en studie som binder samman de två ämnena och utreder hur olika parametrar samspelar för att skapa det vi definierar som termisk komfort.

1.4.1 Frågeställning 1

Den här frågan behandlar ett teoretiskt fenomen. Målet är att utreda vilka egenskaper i trä och betong som är avgörande för termisk komfort. För att besvara denna frågeställning kommer litteratursökning att tillämpas som metod. Denna fråga kommer främst bygga på

byggfysikalisk studentlitteratur, då källan betraktas vara pålitlig eftersom studentlitteratur används på universitet och innehållet är granskat. Klargörandet av denna fråga är

grundförutsättningen för hela studien, den anger både riktningen för hela rapporten samt vilka avgränsningar som kommer att antas.

(11)

INLEDNING Det finns ett flertal övervägande orsaker till att litteratursökning är den lämpligaste metoden för denna frågeställning. Första orsaken är att det finns väldigt mycket litteratur,

forskningrapporter och information på nätet för att besvara denna frågeställning och det finns inget behov att utföra egna experiment eller utföra en fallstudie för datainsamling. Vid val av böcker används främst studentlitteratur, då det inte finns något bakomliggande syfte och författaren är objektiv i sitt skrivande. Webbsidor som används kommer granskas genom jämförelser med flera olika webbsidor som påvisar att samma information finns på flera ställen, dessutom kommer även information från exempelvis myndigheter som boverket användas till denna frågeställning. Den andra orsaken är att tidsramen för examenarbetet är för kort för att utföra egna experiment för att klargöra hur materialrelaterade egenskaper fungerar, samt att jag varken har tillgång rätt tekniska eller ekonomiska resurser till att utföra experiment av denna typ.

1.4.2 Frågeställning 2

Den här frågan behandlar ett empiriskt fenomen. Efter att ha fastställt vilka parametrar som är nödvändiga att jämföra genom utredningen i frågeställning ett, är målet att denna

frågeställning ska besvara i vilken uträckning egenskaper i trä- och betongkonstruktioner som påverkar termisk komfort skiljer sig mellan materialen.

Målet med denna frågeställning är att resultatet ska vara generaliserbart, vilket bedöms bäst uppnås genom en litteratursökning, där standardiserade eller typiska värden används istället för att utföra egna experiment på trä- och betongprovkroppar där endast definitiva slutsatser skulle kunna dras om just de provkropparna som mätningarna utförts på, och detta

examensarbete skulle i sådana fall vara mer likt en fallstudie, vilket inte är syftet. Syftet är att dra generaliserade slutsatser om i vilken utsträckning egenskaper hos trä- och

betongkonstruktioner som påverkar termisk komfort skiljer mellan materialen, och för att uppnå detta genom experiment skulle väldigt många mätningar behövas på väldigt många provkroppar för att min konfidens i att värdena är generaliserbara skulle vara godtycklig, även om slumpmässigt urval tillämpas, vilket ändå inte skulle vara lika hög som när

standardiserade eller typiska värden används. Dessutom är tidsramen för examensarbetet alltför snävt för att utföra så många och så komplexa experiment, förutom detta är mina möjligheter att utföra egna mätningar av detta slag kraftigt begränsade.

(12)

INLEDNING 1.4.3 Frågeställning 3

Den här frågan behandlar en analytisk kombination. Syftet med denna frågeställning är att utnyttja undersökningarna och jämförelserna som dessförinnan genomförts för att besvara fråga ett och två som är väldigt materialrelaterade och använda detta till att koppla rapporten till termisk komfort. För att besvara denna frågeställning finns det inget behov av ytterligare information utan enbart analys och tolkning av det teoretiska samt det empiriska kapitlet i rapporten.

1.5 Avgränsningar

Studien är begränsad till att endast undersöka faktorer i trä- och betongkonstruktioner som har en direkt koppling till den upplevda termiska komforten. Därför kommer inte samtliga

faktorer som definierar termisk komfort beröras, dels på grund av komplexiteten i att

utvärdera alla parametrar i termisk komfort, men främst på grund av att fokus kommer läggas på konstruktionsmaterialens betydelse för termisk komfort. Varken rumslig lufthastighet som är relaterat till ventilation och drag, eller personliga faktorer som människans klädsel eller fysisk aktivitetsnivå kommer att behandlas i studien då dessa inte har en koppling till konstruktionsmaterialet.

Olika träslag medför annorlunda egenskaper vilket denna rapport inte kommer att utreda.

Istället läggs fokus på egenskaper som är gemensamma för alla träslag för att istället bygga upp en generell förståelse för hur träets egenskaper fungerar och påverkar termisk komfort.

Enbart materialens, träets och betongens, betydelse för termisk komfort kommer att undersökas i rapporten, trots att dessa alltid kompletteras i vägg- och grundkonstruktioner med andra skikt. Detta innebär att ingen hänsyn kommer att tas till andra skikt såsom isolering, fuktspärr etc.

Vidare kommer hänsyn inte tas till betong armerad med stålstänger, eftersom detta förändrar betongens egenskaper och skapar annorlunda förutsättningar för den termiska komforten.

(13)

TEORETISK REFERENSRAM

2 TEORETISK REFERENSRAM

I detta kapitel redovisas det teoretiska underlag som rapporten bygger på.

Inledningsvis ges en allmän beskrivning av begreppet termisk komfort följt av noggrannare beskrivningar av endast de faktorer som är relevanta för byggmaterialet och rapportens syfte.

Sedan presenteras olika krav och rekommendationer för termisk komfort.

Vidare ges en allmän beskrivning av olika egenskaper i byggmaterial som ämnar till att utreda vilka av de som är relaterade till byggmaterialens påverkan på termisk komfort.

Slutligen beskrivs utförligare hur fukt och värme påverkar materialens egenskaper som i sin tur skapar grundförutsättningar för den termiska komforten.

2.1 Termisk Komfort

Termisk komfort beskriver människans uppfattning av den termiska miljön i olika utrymmen i en byggnad och uppskattas vara bland de viktigaste förutsättningarna för en ökad trivsel och tillfredställning hos boende i avseende på inomhusmiljö. De variabler som utgör termisk komfort är strålningstemperatur, lufthastighet, operativ temperatur samt luftfuktighet.

(Boverket, 2017) I vissa fall inkluderas även fysisk aktivitetsnivå samt människors klädsel i definitionen av termisk komfort (Ecophon, 2017).

Det är inte bara för människors trivsel som termisk komfort spelar en stor roll utan det påverkar även människors välmående. Det finns både större och mindre allvarliga

hälsoproblem relaterade till den termiska komforten. Exempelvis värmeslag och dålig sömn är två konsekvenser som drabbar lite mer känsliga grupper, som exempelvis barn, sjuka eller äldre personer. En för låg inomhustemperatur kan medföra kärlsjukdomar och en för hög inomhustemperatur kan medföra bland annat illamående, trötthet och huvudvärk (Bluyssen, 2013)

(14)

2.1.1 Operativ temperatur

Operativ temperatur i ett utrymme är medelvärdet av lufttemperaturen och

medelstrålningstemperaturen från omgivande ytor i byggnaden. Ibland beskrivs den operativa temperaturen enbart som den upplevda temperaturen. (Boverket, 2017)

Nedanstående formel används vanligen för att beräkna operativ temperatur:

𝑇 = 𝑇 + 𝑇

2 𝐸𝑛ℎ𝑒𝑡: [°C]

Där:

T0 = Operativ temperatur TLuft = Luftens temperatur

TR = Medeltemperatur hos omgivande ytor

Till skillnad från enbart lufttemperatur, det vill säga uppfattningen av värme och kyla i luften som beror på gaspartiklars hastighet, som vanligast förknippas som termisk komfort, tar den operativa temperaturen utöver lufttemperatur även hänsyn till strålning (TR) och luftfuktighet vilket ger en mer rättvis bild av inomhusmiljön i ett utrymme. Därför använder myndigheter vanligtvis den operativa temperaturen för regler och rekommendationer för termisk komfort.

2.1.2 Strålningstemperatur

Termisk strålning är den elektromagnetiska stålning som ett material emitterar på grund av dess temperatur. Det finns flera typer av elektromagnetisk stålning och termisk strålning är endast en variant. (Sundén, 2006)

Strålningstemperatur kan definieras som ett mått på strålningsutbytet med omgivande ytor i alla riktningar och har en stor inverkan på den upplevda termiska komforten. Strålningsutbytet är ungefär lika med medelvärdet av ytornas temperatur, och beror på materialet förmåga att avge värme eller dess emissivitet. Med andra ord är strålningstemperaturen den inverkan som omgivande varma eller kalla ytor ger. Det kan exempelvis vara en yttervägg eller ett golv.

(Arbetsmiljöverket, 2017)

Emissivitet, som vanligen betecknas ε, är ett mått på hur mycket ett material absorberar eller reflekterar inkommande strålning. Om ε=0 innebär detta att all inkommande strålning

(15)

2.1.3 Relativ luftfuktighet

Relativ luftfuktighet, förkortas RF, eller relativ ånghalt (RÅ) är ett mått på var på en skala mellan helt torr luft och helt mättad luft man befinner sig. Varm luft kan binda mer vattenånga jämfört med kall luft. (Hagentoft, 2002)

Luftfuktighet har en stor betydelse för människors uppfattning av värme. När luften har hög luftfuktighet upplevs temperaturen högre i jämförelse med när luften är torr. Ju kallare det är utomhus, desto torrare blir luften inomhus och vice versa. (Svenskt trä, 2018)

2.2 Krav och rekommendationer för termisk komfort

Boverket har tillsammans med Folkhälsomyndigheten och Arbetsmiljöverket sammanställt allmänna föreskrifter och rekommendationer som gäller för en godkänd termisk komfort i utrymmen inomhus. Dessa gäller för bostadsutrymmen som exempelvis vardagsrum, sovrum, kök och badrum samt andra utrymmen där människor vistas mer än tillfälligt.

Enligt den svenska standard, SS EN ISO 7730, är rekommenderat värde för

inomhustemperaturen under sommartid 22–26°C och för vintertid 20–24°C (Gavhed &

Holmer, 2006). Dessa värden är dock inget krav utan enbart rekommendationer och riktlinjer, eftersom termisk komfort är subjektivt, med andra ord upplevs termisk komfort olika från individ till individ.

“Allmänna råd (Boverket, 2017):

• den lägsta riktade operativa temperaturen i vistelsezonen beräknas bli 18 °C i bostads- och arbetsrum och 20 °C i hygienrum och vårdlokaler samt i rum för barn i förskolor och för äldre i servicehus och dylikt.

• den riktade operativa temperaturens differenser vid olika punkter i rummets vistelsezon beräknas bli högst 5 °C, och

• yttemperaturen på golvet under vistelsezonen beräknas bli lägst 16 °C (i hygienrum lägst 18

°C och i lokaler avsedda för barn lägst 20 °C) och kan begränsas till högst 26 °C.

• Dessutom bör lufthastigheten i ett rums vistelsezon inte beräknas överstiga 0,15 m/s under uppvärmningssäsongen och lufthastigheten i vistelsezonen från ventilationssystemet inte

(16)

2.2.1 Vistelsezon

Med vistelsezon menas den del av ett rum som krav ställs på den termiska komforten med hänsyn till människors välbefinnande (se figur 1 & 2 nedan). Som synes i figurerna nedan begränsas vistelsezonen från 0,1 meter från golvet upp till 2 meters höjd. Från ytterväggar begränsas vistelsezonen med 0,6 meter och 1 meter från fönster och dörrar. Viktigt att uppmärksamma är att det finns olika rekommendationer på golvtemperatur, se punkt tre under allmänna råd, trots att vistelsezonen definieras 0,1 meter ovanför golvytan. (Boverket, 2017)

- Figur 1. Definition av vistelsezon sett från sidan. (Boverket, 2017) FRÅN GOLV

FRÅN GOLV

FRÅN DÖRRAR

(17)

- Figur 2. Definition av vistelsezon sett uppifrån. (Boverket, 2017) FRÅN YTTERVÄGGAR

FRÅN YTTERVÄGGAR

FRÅN YTTERVÄGGAR FRÅN

FÖNSTER

(18)

2.3 Byggnadsmaterials egenskaper och dess påverkan

I byggsammanhang undersöks alltid materialens egenskaper, genom laboratoriska tester, innan användning. Exempel på faktorer som undersöks är materialens porositet, densitet, mekaniska egenskaper såsom hållfasthet, styvhet och beständighet, fuktegenskaper som exempelvis fuktupptagningsförmåga och ånggenomgångsmotstånd, termiska egenskaper som exempelvis värmetröghet, värmekonduktivitet och värmekapacitet samt brandegenskaper. (Burström, 2007)

Porositet

Byggnadsmaterial delas vanligen upp i två huvudgrupper:

 Porösa material (t.ex. trä, betong, tegel m.m.)

 Kompakta material (t.ex. de flesta metaller, plaster och glas)

Att ett material är poröst innebär att det är genomsläppligt för vattenånga vilket i sin tur har en stor betydelse för materialets hållfasthet, densitet och dess värmeisoleringsförmåga. (Burström, 2007)

Densitet

Densitet (ρ) är ett mått på ett ämnes täthet. Med enklare ord definieras densitet som en fysikalisk term som anger massan per volym för ett ämne och anges i enheten kg/m³.

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑒𝑡 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑉𝑜𝑙𝑦𝑚

Densitet påverkar med andra ord direkt ämnets vikt. Ett material måste vara tät och tungt, med andra ord ha hög densitet för att kunna absorbera stora mängder värme. Ju högre densitet desto högre termisk massa, det vill säga förmåga att absorbera och lagra värme i byggnadsmaterialet.

Termisk massa i form av ett material, t.ex. betong har en mycket bättre lagringskapacitet för uppvärmning och kylning än den omgivande luften. På grund av detta kan den termiska massan förhindra stora förändringar i inomhustemperaturen när utomhustemperaturen stiger eller faller och bidra till en bättre balanserad termisk komfort. (Burström, 2007)

Ett materials värmekonduktivitet är i hög grad beroende av materialets densitet. Vid högre densitet ökar värmekonduktiviteten eftersom porositeten minskar. Även vid mycket låga densiteter ökar värmekonduktiviteten men i detta fall på grund av att andelen strålning och

(19)

Hållfasthet

Olika material är olika starka. Ett fast materials hållfasthet är en mekanisk beskrivning av hur mycket materialet tål att tryckas ihop, dras ut, böjas samt vridas innan brott sker i materialet.

Materials hållfasthet bestäm genom att en provkropp av materialet utsätts för belastning som successivt höjs till dess att provkroppen spricker. Den högsta belastning som provkroppen tål bära innan brott inträffar kallas brottlasten. (Burström, 2007)

Styvhet

Alla byggnadsmaterial är elastiska, vissa mer än andra. Styvhet för ett material benämns vanligen som elasticitetsmodulen, eller E-modulen. Styvhet är relaterat till hållfasthet och påverkas materialens belastningsegenskaper. (Burström, 2007)

Beständighet

Byggnadsmaterial bryts ned under sin livslängd genom olika angrepp i sin omgivande miljö.

Processen kan gå oerhört snabbt beroende på vilken miljö materialet exponeras i samt dess samansättning och struktur. Ett och samma material kan i en miljö ha väldigt lång livslängd och i en annan miljö brytas ned mycket snabbt. Byggmaterialens förmåga att motstå dessa nedbrytningsprocesser kallas beständighet. Nedbrytningsmekanismer delas huvudsakligen in i fem huvudgrupper: kemiskt angrepp, elektrokemiskt angrepp, fysikaliskt angrepp, biologiskt angrepp, strålningsangrepp. Gemensamt för samtliga angreppsmekanismer är att de förkortar livslängden för byggnadsmaterial. (Burström, 2007)

Utifrån de nämnda nedbrytningsmekanismerna är det endast strålningsangrepp som påverkar termisk komfort. Solstrålning är den största strålningskällan för nedbrytning. Den påverkar endast organiska material, genom att molekylstrukturen ändras, och när kemiska reaktioner bryts blir materialet sprödare. Effekten av värmestrålning innebär att temperaturen i materialet ökar, vilket medför att hastigheten hos de nedbrytande kemiska processerna ökar. (Burström, 2007)

(20)

2.4 Värme i byggmaterial

Energi kan lagras som värme i byggmaterial. Värmen, som även benämns som termisk energi, ger upphov till en slags inre rörelseenergi där molekyler vibrerar på ett ostrukturerat sätt utan att få någon rörelseriktning. Med andra ord är värme detsamma som molekylers och atomers rörelseenergi. Inre materialstruktur och bindningar i olika material ger upphov till olika värmelagringsegenskaper. (Hagentoft, 2002)

Värme överförs alltid från en kropp med högre temperatur till en annan kropp med lägre temperatur. Dessutom behöver kropparna inte ens överhuvudtaget vara i kontakt med varandra, utan det behövs enbart att en skillnad i temperatur existerar för att värme ska överföras.

(Sundén, 2006)

2.4.1 Upplevd värmebehaglighet

Människor upplever olika typer av golv och väggar olika behagliga att gå på eller röra vid trots att temperaturen på ytan är densamma och den enda skillnaden är materialet. Orsaken till att vi upplever olika värmebehaglighet för olika material beror på att när en varm kroppsdel exempelvis en fot kommer i beröring med olika sorters material, exempelvis ett golvmaterial, som är kallare sker en värmeöverföring från foten till golvmaterialet. Under några minuter är kontakttemperaturen i gränsytan mellan foten och materialet nästintill konstant. Detta innebär att värmeflödet som lämnar fotens hud gör att foten kyls ner medan golvmaterialet värms upp.

Därav kan vi konstatera att ju högre värmeledningsförmåga och värmekapacitet som ett material har, desto mer värme strömmar från kroppsdelen som kommer i beröring med materialet, och ju kallare blir kontakttemperaturen. (Hagentoft, 2017)

2.4.2 Värmekapacitet

Ett materials värmekapacitet (C) är den värmemängd som behövs för att höja materialets temperatur med en grad. Värmekapaciteten för olika material spelar en stor roll för en byggnadsdels förmåga att utjämna rumstemperaturer mellan dag och natt. (Burström, 2007) Det finns flera olika sätt att ange värmekapaciteten för olika material. Ett sätt är den specifika värmekapaciteten som är ett mått som talar om hur mycket termisk energi som behövs för att höja temperaturen med 1°C för ett kilogram av en materia. I byggnadssammanhang är det dock oftast lättare att bedöma volymen snarare än vikten av ett byggmaterial. I dessa fall är det mer praktiskt att ange värmekapaciteten med måttet volymetrisk värmekapacitet. Den anger hur mycket termisk energi som behövs för att höja temperaturen med 1°C för en kubikmeter av en

(21)

2.4.3 Värmetröghet

Byggnaders värmetröghet (b) är ett mått som bygger på byggnaders värmelagringsförmåga samt byggnaders termiska stabilitet, då värmetröghet jämnar ut inomhustemperaturen vid temperatursvängningar utomhus. Beroende på vilket material som används kan olika mycket värme lagras. Ett hus med hög värmetröghet lagrar mycket värme i byggnadsmaterialen. När den omgivande temperaturen kring materialet sjunker frigörs denna lagrade värme och hjälper till att hålla inomhusluften uppvärmd under en längre period. På detta viset motverkar byggnadens värmetröghet obekväma variationer i inomhustemperaturen vid kraftiga variationer i utomhustemperaturen. (Hagentoft, 2001)

Nedanstående formel används för att beräkna värmetröghet:

𝑏 = λ ∗ ρ ∗ C Enhet: [Ws^0,5/(m²·K)]

Där:

λ = värmekonduktivitet [W/(m·K)]

ρ = materialets densitet [kg/m3]

c = specifik värmekapacitet [Ws/kg] (Hagentoft, 2001)

Termisk massa är en benämning som används i amerikansk litteratur men är enligt definition synonymt med värmetröghet. Precis som värmetröghet förklarar termisk massa materialens förmåga att absorbera och lagra energi. Man kan tänka sig att termisk massa fungerar som ett termiskt batteri, under dagen absorberas värme som sedan släpps ut när temperaturen sjunker på natten. På detta sätt kan en jämn lufttemperatur inomhus erhållas (Reardon, 2013)

Materials termiska massa beror på materialens täthet och tunghet. Material med stor termisk massa kännetecknas som tunga material som kräver en stor mängd värmeenergi för att ändra dess temperatur, vilket överensstämmer för betong. (Reardon, 2013)

Den största skillnaden när det gäller byggmaterial är om huset blir lätt eller tungt. Lätta hus är oftast byggda i trä och tunga hus är byggda i betong. Ju tyngre ett hus är desto mer

(22)

nedan. I lätta hus blir det genast varmare på dagen, särskilt när det är soligt, för att senare snabbt bli kallare på natten, innetemperaturen höjs med andra ord lättare och snabbare men samtidigt sänks temperaturen också lättare och snabbare. (Sandin, 2010)

- Figur 3. Värmetröghetens inverkan på inomhustemperaturen under ett soligt sommardygn. (Sandin, 2010)

(23)

2.5 Värmeöverföring

Värme flödar spontant, med andra ord av sig självt, från ett material till ett annat när det råder en temperaturskillnad. (Hagentoft, 2002) Värmeutbytet mellan den mänskliga kroppen och dess omgivning sker främst på tre sätt. Dessa tre flödessätt som kan ske samtidigt eller var för sig är:

 Konduktion

 Konvektion

 Strålning 2.5.1 Konduktion

Värmekonduktivitet (λ), även benämnt värmeledning, är ett transportsätt som sker i alla material, det vill säga även trä och betong. Värmeledning uppstår av skillnader i inre molekyler- och atomrörelser. (Hagentoft, 2002) Fysikaliskt definieras värmekonduktivitet som den värmemängd som per sekund passerar genom en m² av ett byggmaterial med en meters tjocklek då temperaturen höjs med en grad. Ju lägre lambdavärde (λ), desto bättre isoleringsförmåga.

(Sandin, 2010) Isoleringsförmåga

Motsats till värmeledning/värmekonduktivitet är värmemotstånd. Ju högre värmemotstånd ett material har desto lägre är dess värmeledningsförmåga. Fysiskt beror värmeledningsförmågan samt värmemotstånd på materielens förmåga att hålla luften i materialet stilla och på så sätt behålla temperaturskillnaderna på båda sidorna om materialet. (Byggipedia, 2018)

I Sverige är det under större delen av året kallare utomhus än vad som är önskvärt inomhus.

Därför måste man hindra att värme transporteras ut i bästa möjliga mån för att uppnå en bra termisk komfort. Värmeförluster genom golv, väggar, tak och fönster kallas vanligen för transmissionsförluster. Värmeförluster som flödar ut genom byggnaders klimatskal över en längre tidsperiod beror endast på hur god isoleringsförmågan är i olika byggnadsdelar, detta kallas i byggbranschen även U-värde eller värmegenomgångskoefficient, och anges i enheten W/m·K. Transmissionsförluster kan minskas genom ökad värmeisolering. (Sandin, 2010)

(24)

2.5.2 Konvektion

Konvektion i byggnadsmaterial är det värmeutbyte som uppstår när en gas eller en vätska strömmar förbi en yta. Konvektion, benämns ibland även som borttransport, är rörelse av luft som orsakas av temperaturskillnader, vindpåkänningar samt ventilationssystemen i ett utrymme. Luftrörelserna beror på skillnader i luftens densitet vid olika temperaturer och går från högt till lågt lufttryck. (Sundén, 2006)

2.5.3 Strålning

Strålning kräver inget medium för sin förflyttning, med andra ord behöver kroppar och ytor inte direkt kontakt med varandra för att utbyta värmeenergi, utan endast fri sikt mot varandra krävs för att värmestrålning ska förflyttas. Varje föremål som har en temperatur över absoluta nollpunkten, det vill säga -273°C, strålar ständigt ut energi i form av elektromagnetisk strålning.

Denna strålning kallas temperaturstrålning men även ibland för värmestrålning.

Strålningsvärme överförs alltid från varmare till svalare ytor. (Areskoug & Eliasson, 2017) Emissiviteten definieras som den relativa förmågan hos en viss materiell yta att avge energi genom strålning vid en viss temperatur. Emissivitet är kvoten mellan den energi som utstrålas av ett visst material och den energi som utstrålas av en svartkropp vid samma yttemperatur. En ideal svartkropp har i teorin emissiviteten ε = 1. Men ett verkligt objekt har alltid en emissivitet ε <1. Eftersom det är en kvot så är emissiviteten dimensionslös och ligger alltid mellan 0 och 1. (Sundén, 2006)

(25)

2.6 Fukt i byggnadsmaterial

Alla byggmaterial är i olika grad porösa. Dessa porsystem i materialen innehåller luft som huvudsakligen står i kontakt med omgivande luft. Detta innebär att luftens samspel med fukt och temperatur är av betydelse för att kunna studera materialens fuktinnehåll. (Nevander &

Elmarsson, 1994)

I luften finns det alltid en mängd vattenånga och mängden brukar kallas för luftens ånghalt, betecknas v och anges i enheten (kg/m3). Mängden vattenånga som finns i luften varierar med luftens temperatur, ju högre temperatur desto mer vattenånga kan luften innehålla. (Petersson, 2004)

Fukt i material beter sig annorlunda än i luft. Fukt påverkar värmeledningsförmågan för de flesta byggmaterialen. Detta är särskilt intressant eftersom det leder till ökad värmetransport i fuktiga material. Värmeledningsförmågan ökar eftersom att luften i porsystemet ersätts med vatten som har en värmeledningsförmåga på 0,6 W/mK jämfört med luftens

värmeledningsförmåga på 0,026 W/mK. Om vattnet i materialet dessutom fryser till is ökar värmeledningsförmågan ytterligare till 2,3 W/mK. Materialens isoleringsförmåga blir således drastiskt försämrad. (Nevander & Elmarsson, 1994)

Trä är ett hygroskopiskt byggmaterial, vilket innebär att det påverkas av sin omgivnings luftfuktighet och temperatur. Materialet strävar att hela tiden uppå jämvikt med dess

omgivande klimat, med andra ord den relativa luftfuktigheten (RF) och temperaturen i dess omgivning. (Svenskt trä, 2018)

Olika träslag medför väldigt annorlunda egenskaper i virket. Gemensamt för alla träslag är att de byggs upp av cellulosa, hemicellulosa och lignin, som består av molekyler med stor förmåga att genom vätebindningar binda vattenmolekyler. Störst hygroskopicitet, det vill säga förmåga att ta upp vattenånga, har hemicellulosa och cellulosa, men även lignin har en viss förmåga att absorbera vattenånga. I jämförelse med andra typer av byggnadsmaterial innebär detta att trä även vid ¨normala¨ relativa fuktigheter har ett mycket stort fuktinnehåll. (Burström, 2007) Betongs struktur och tillverkning avgör i stört grad dess fuktegenskaper. Huvud-

beståndsdelarna i betong utgörs av cement, vatten samt ballast (sten, grus, sand). Ibland används dessutom tillsatsmedel och tillsatsmaterial för att förändra betongens egenskaper. Till

(26)

2.6.1 Fuktjämviktskurvor

Fukt finns överallt och luften bär på fukt. Vattenånga finns i all luft som omger byggmaterial.

Olika material lagrar fukt med varierande effektivitet beroende på materialets porositet.

Material med en stor mängd fina porer lagrar mest fukt, exempel på ett sådant material är trä.

Mängden fukt som lagras inuti ett byggmaterial benämns vanligen fukthalt eller fuktkvot. Den anger hur många kilogram fysikaliskt bunden fukt det finns per kubikmeter av materialet. Om man placerar byggmaterial i luft med konstant relativ fuktighet under en väldigt lång period, kommer materialet till sist att komma i jämvikt med den fuktiga luften i dess omgivning (se diagram 1 nedan). (Hagentoft, 2002)

- Diagram 1. Fuktjämviktskurvor för trä och betong samt andra byggaterial. Kurvorna visar mängden hydroskopisk fukt i materialen vid en given relativ fuktighet i den omgivande luften. (Hagentoft, 2002)

I praktiken är den relativa fuktigheten aldrig konstant och därför används vanligen ovanstående fuktjämviktskurvor endast som en indikator för materials villighet att suga till sig fukt. Istället används ånggenomgångsmotstånd Z (s/m) som beskriver ett skikts förmåga att hindra vattenånga att transporteras i gasform genom skiktet. Ånggenomgångsmotståndet påverkas kraftigt av materialets porositet, densitet samt fukttillstånd. Ju torrare ett material är, desto högre ånggenomgångsmotstånd. (Hagentoft, 2002)

(27)

RESULTAT

3 RESULTAT

I detta kapitel jämförs byggfysikaliska egenskaper i trä och betong som tidigare behandlats i den teoretiska referensramen. Datainsamlingen för jämförelserna kommer från forsknings- samt litteraturöversikt.

3.1 Porositet och densitet

Tabell 1 nedan visar ungefärliga värden på densitet samt porositet för trä och betong. Eftersom träets egenskaper varierar efter träslag, anges porositeten för trä i ett intervall. (Burström, 2007)

Material Trä Betong

Densitet [kg/m³] 500 2300

Porositet [%] 52–71 19

- Tabell 1. Ungefärliga värden på densitet och porositet för trä och betong. (Burström, 2007)

3.2 Emissivitet

Tabell 2 nedan visar emissivitet (ε) för trä samt betong. Som tidigare nämnt innebär ε=0 att all inkommande strålning reflekteras och om ε=1 absorberas all stålning. För trä beror emissiviteten på träslaget medan för betongen är mognadsstadiet avgörande.

Emissivitet (ε) 0,86–0,90 0,92–0,95

- Tabell 2. Emissivitet för trä och betong. (Electronic Temperature Instruments Ltd,

(28)

RESULTAT

3.3 Värmetröghet

Tabell 3 nedan visar skillnaden i värmetröghet för trä och betong.

Värmetröghet [Ws^0.5/(m²K)] 310 1800

- Tabell 3. Värmetröghet för trä och betong. (Hagentoft, 2001)

3.4 Volymetrisk värmekapacitet

Tabell 4 nedan visar den värmemängd som behövs för att öka temperaturen i en kubikmeter (m³) trä respektive betong med en grad.

Volymetrisk värmekapacitet [J/(m³·K)] 750 · 10³ 2070 · 10³

- Tabell 4. Volymetrisk värmekapacitet för trä och betong. (Sandin, 2010)

Tabell 5 nedan visar skillnaden i volymetrisk värmekapacitet för luft och vatten. Observera att vatten har en mycket större värmekapacitet jämfört med luft, vilket innebär att fuktiga material får en högre värmekapacitet än torra material.

Ämne Luft Vatten

Volymetrisk värmekapacitet [J/(m³·K)] 1,2 · 10³ 4200 · 10³

- Tabell 5. Volymetrisk värmekapacitet för luft och vatten. (Sandin, 2010)

(29)

RESULTAT

3.5 Värmeledningsförmåga

Tabell 6 nedan visar skillnaden i värmeledningsförmåga (λ) för trä och betong.

Värmeledningsförmåga [W/m·K] 0,14 1,7

- Tabell 6. Värmeledningsförmåga för trä och betong. (Sandin, 2010)

Tabell 7 nedan visar skillnaden i värmeledningsförmåga (λ) för luft och vatten. Observera att vatten har en mycket större värmeledningsförmåga än luft, vilket innebär att fuktiga material får en ökad värmeledningsförmåga än torra material. (Nevander & Elmarsson, 1994)

Ämne Luft Vatten

- Tabell 7. Värmeledningsförmåga för luft och vatten. (Nevander & Elmarsson, 1994)

3.6 Ånggenomgångsmotstånd

Tabell 8 nedan visar skillnaden i ånggenomgångsmotstånd för trä och betong med samma tjocklek och relativt ett luftskikt. Ju torrare material, desto högre ånggenomgångsmotstånd.

Relativt ånggenomgångsmotstånd [s/m] 7–125 · 10³ 5–200 · 10³

- Tabell 8. Ånggenomgångsmotstånd för trä och betong. (Hagentoft, 2002)

(30)

ANALYS OCH DISKUSSION

4 ANALYS OCH DISKUSSION

I detta kapitel analyseras den teori och empiri som samlats in med utgångspunkt att besvara frågeställningarna som presenterades i syftet,

Om vi inledningsvis studerar de tre faktorerna av termisk komfort som inkluderats i rapporten, det vill säga operativ temperatur, strålningstemperatur och luftfuktighet kan vi redan här uppmärksamma att endast egenskaper i byggnadsmaterialen som antingen direkt eller indirekt är temperatur- och värmerelaterade för materialet kommer att påverka dessa faktorer för den termiska komforten. När det gäller operativ temperatur, som ofta används som en indikator för termisk komfort, påverkar materialens emissivitet, värmetröghet, värmekapacitet och värmeledningsförmåga den operativa temperaturen. Men dessa egenskaper bygger i grund och botten på materialens porositet och densitet, som drastiskt kan förändra materialens egenskaper.

Men när det kommer till luftfuktighet är det oftast luften som påverkar materialens fuktinnehåll, fast när fukten väl är inne i materialen påverkar det i sin tur samtliga värmeegenskaperna genom en förhöjd effekt av både värmekapacitet och värmeledningsförmåga.

Utifrån utredningen av materialegenskaper i rapportens teoretiska referensram konstateras att termisk komfort påverkas av träets och betongens emissivitet, porositet, densitet, värmetröghet, värmekapacitet, värmeledningsförmåga, fuktupptagningsförmåga, ånggenomgångsmotstånd.

Dessutom påverkas trä som är ett organiskt material av strålningsangrepp som höjer träets temperatur. I grund och botten påverkas termisk komfort av alla egenskaper som antingen är direkt eller indirekt temperatur- och värmerelaterade i byggnadsmaterialen. Utifrån detta uteslutas egenskaper som hållfasthet, styvhet, beständighet samt brandegenskaper som faktorer när det kommer till termisk komfort. Egenskaper som är direkt relaterade till värme är självklart emissivitet, värmetröghet, värmekapacitet och värmeledningsförmåga, och egenskaper som är indirekt relaterade men har en förmåga att förändra de direkt värmerelaterade egenskaperna är:

porositet, densitet, fuktupptagningsförmåga samt ånggenomgångsmotstånd.

Som tidigare beskrivet i teoridelen påverkar ett materials densitet enormt mycket dess förmåga att absorbera värme. Ju högre densitet desto mer termisk massa kan absorberas, som sedan kan förhindra stora förändringar i inomhustemperaturen när utomhustemperaturen stiger eller faller vilket bidrar till en bättre balanserad termisk komfort. Densiteten för betong är 2400 kg/m³, och för trä ca 500 kg/m³. Detta talar i fördel för betong som med andra ord har en större förmåga

(31)

att magasinera värme delvis på grund av sin höga densitet. Detta kan även konstateras genom att jämföra trä- och betongs värmetröghet och värmekapacitet.

Enligt den tidigare nämnda svenska standard, SS EN ISO 7730, är rekommenderat värde för inomhustemperaturen under sommartid 22–26°C, med andra ord inom det gröna intervallet i figur 4 nedan. Som synes i figuren hjälper betongens höga värmetröghet byggnaden att hålla inomhustemperaturen inom rekommendationen, medan trä hamnar under rekommendationen på natten mellan ungefär klockan 4 till 7 och över rekommendationen mellan ungefär klockan 12 till 22. Detta innebär alltså att temperaturen inomhus i träkonstruktioner avviker från rekommendationen cirka 12–13 timmar på ett dygn under sommaren. Om vi dessutom studerar materialen värmekapacitet ser vi att trä kräver 750·10³ J/(m³·K) och betong kräver 2070·10³ J/(m³·K) för att höja sin temperatur med en grad. Trä kräver alltså mycket mindre, 1320·10³ J/(m³·K), energi för att höja sin temperatur, med andra ord höjs temperaturen i trä mycket lättare men samtidigt förlorar den sin värme snabbare på grund av sin relativt låga värmetröghet. Detta styrker även figur 4 nedan.

- Figur 4. Inomhustemperatur under ett sommardygn för lätt och tung byggnad.

Som tidigare beskrivet i rapportens teoretiska referensram påverkar ett materials porositet dess genomsläpplighet för vattenånga, vilket i sin tur har en väldigt stor betydelse för värmeisoleringsförmågan. Trä som har en porositet mellan 52 till 71 procent beroende på träslag har en stor förmåga att absorbera vattenånga i dessa porer. Betong har däremot en porositet på

Rekommenderat intervall för inomhustemperaturen under

sommartid: 22–

26°C

(32)

ånggenomgångsmotstånd är kraftigt beror på hur torrt eller fuktigt ett material är, kan vi ändå konstatera att betongens högsta ånggenomgångsmotstånd på 200·10³ s/m är högre än träets på 125·10³ s/m, vilket medför att betongens högsta kapacitet att motstå fuktvandring är högre än träets och med andra ord släpper trä lättare förbi ånga än betong. Den tredje jämförelsen som styrker påståendet att trä absorberar mer vattenånga än betong är materialens fuktjämviktskurvor, se diagram 1 på sidan 17, denna visar att vid en konstant luftfuktighet absorberar trä fukt lättare än betong.

Anledningen till att materialens fuktegenskaper är intressanta för termisk komfort är för att fuktiga material ökar värmeledningsförmågan och försämrar materialens isoleringsförmåga. I Sverige som har ett klimat där det under större delen av året är kallare utomhus än vad som är önskvärt inomhus, är hög värmeledningsförmåga, det vill säga en låg isoleringsförmåga, en mindre bra egenskap, eftersom att det leder till att en större mängd av den varma inomhusluften försvinner genom materialet ut till utomhusluften. I detta avseende är det fördel för trä som har en lägre värmeledningsförmåga på 0,14 W/mK jämfört med betongens värmeledningsförmåga på 1,7 W/mK. Dock är betong som tidigare konstaterat även mycket trögare att släppa värme än trä. Dessutom som tidigare beskrivet i teoridelen har luft en värmeledningsförmåga på 0,026 W/mK och vatten en värmeledningsförmåga på 0,6 W/mK. Detta innebär att trä som har större porositet än betong och större tendens att suga till sig fukt, har en större förmåga att öka sin värmeledningsförmåga än betong när porerna är fuktiga vilket höjer träets värmelednings- förmåga på 0,14 W/mK drastiskt ökar och dess fördel försvinner då dess värmeledningsförmåga kommer närmare betongens värmeledningsförmåga på 1,7 W/mK.

Vad gäller emissivitet så var skillnaden i trä, 0,86–0,90, och betong, 0,92–0,95 väldigt liten.

Slutsatsen som kan dras för bägge är att båda materialen absorberar mycket av den inkommande strålningen. Dock även här är betongens förmåga högre oavsett tillstånd.

(33)

SLUTSATSER

5 SLUTSATSER

Följande slutsatser har dragits utifrån den analys som genomförts som byggde på rapportens teoretiska och empiriska material. Vidare diskuteras metodval samt styrkor och svagheter som finns i detta avseende. Slutligen presenteras förslag till fortsatt utveckling utifrån frågeställningar som stötts på men ej behandlats.

5.1 Svar på frågeställningar

Vilka egenskaper hos trä- och betongkonstruktioner påverkar den upplevda termiska komforten inomhus?

Egenskaper i byggnadsmaterial som påverkar den upplevda termiska komforten inomhus är alltid direkt eller indirekt temperatur och värmerelaterade. Utifrån detta fastställande dras slutsatsen att följande materialegenskaper påverkar den upplevda termiska komforten inomhus:

 Emissivitet

 Porositet

 Densitet

 Värmetröghet

 Värmekapacitet

 Värmeledningsförmåga

 Fuktupptagningsförmåga

 Ånggenomgångsmotstånd

 Dessutom påverkas trä som är ett organiskt material av strålningsangrepp som höjer träets temperatur under successiv nedbrytning

(34)

SLUTSATSER

I vilken utsträckning skiljer sig egenskaperna som påverkar den termiska komforten inomhus i trä- och betongkonstruktioner?

Densitet [kg/m³] 500 2300

Porositet [%] 52–71 19

Emissivitet (ε) 0,86–0,90 0,92–0,95

Värmetröghet [Ws^0.5/(m²K)] 310 1800

Volymetrisk värmekapacitet [J/(m³·K)] 750 · 10³ 2070 · 10³

Relativt ånggenomgångsmotstånd [s/m] 7–125 · 10³ 5–200 · 10³

I tabellen ovan indikerar grön ruta vilket värde i jämförelsen för varje egenskap mellan materialen som är mest fördelaktigt i avseende på termisk komfort.

Vilket byggmaterials egenskaper skapar bäst grundförutsättningar för rekommenderad termisk komfort?

Betongens egenskaper skapar indisputabelt bättre grundförutsättningar för termisk komfort än träets egenskaper. Huvudfördelen är betongens höga densitet och täthet som bidrar till betongens höga värmetröghet och värmekapacitet, som hjälper materialet uppnå en relativt jämn inomhustemperatur under ett dygn, som dessutom hamnar inom ramen för rekommendationerna från den svenska standarden SS EN ISO 7730. Dessutom har betong som synes i tabellen ovan en lägre villighet att dra åt sig fukt samt högre emissivitet än trä som bägge är bra egenskaper för ett material att ha med hänsyn till termisk komfort.

(35)

SLUTSATSER

5.2 Metodkritik

I studien utnyttjas främst studentlitteratur till att besvara teoretiska frågor som vilka egenskaper hos trä- och betongkonstruktioner som påverkar termisk komfort. Detta bedöms bidra till en hög validitet, med andra ord att man mäter det som ska mätas. Det är just ambitionen att uppnå hög validitet som ligger till grund för beslutet att även inkludera beskrivningar för egenskaper i byggnadsmaterial i rapporten som jag redan på förhand visste inte påverkar den termiska komforten av anledningen att ha teoretiskt underlag på vad dessa egenskaper i verkligheten påverkar, fast det inte är den termiska komforten, istället för att läsaren enbart skulle lita på rapportens slutsatser utan underlag som stödjer påståenden. Dessutom är första frågeställningen att besvara vilka egenskaper i trä och betong som påverkar termisk komfort, därför är det enligt min åsikt ännu viktigare att studera alla egenskaper för att sedan dra slutsatser baserade på stödjande fakta. Dock med undantag att en utredning av brandegenskaper valdes att inte inkluderas i rapporten av väldigt självklara anledningar.

Standardiserade eller typiska värden användes till analysen. Dessutom har samtliga värden jämförts med flera böcker samt webbsidor för att se att dessa stämmer överens med varandra, vilket bidrar till högre reliabilitet, med andra ord att värdena som analysen grundar sig på överensstämmer med varandra.

Detta leder till rapportens styrka, dess generaliserbarhet, vilket var målet med studien från början och även anledningen till att inga egna experiment utfördes, som onekligen skulle sänka reliabilitet och därmed även generaliserbarheten. Eftersom att typiska värden användes i jämförelsen bidrar detta till en ökad säkerhet att analysen bygger på korrekt data och att resultatet därmed även kan tillämpas i en stor uträckning.

5.3 Förslag till fortsatt utveckling

Samtidigt som rapporten enbart syftar till att utreda och jämföra materialegenskapernas påverkan på termisk komfort utgör träet-och betongen i verkligheten endast ett skikt av hela vägg- och grundkonstruktioner och att räkna med alla skikt kan vara en intressant fortsättning.

Vidare skulle jag vara väldigt intresserad att se en framtida studie som undersöker fönsters

(36)

SLUTSATSER

I verkligheten armeras alltid betong med stålstänger och en spännande fortsatt utveckling skulle vara att se hur det påverkar betongen i avseende på termisk komfort i jämförelse med resultaten från denna studie.

För människor som är väldigt intresserade av personliga faktorer som fysisk aktivitetsnivå samt människors klädsel kan en studie som bygger på intervjuer och enkäter vara en intressant undersökning för att exempelvis undersöka om medvetenheten av termisk komfort i olika utrymmen finns i tankarna vid val av kläder.

(37)

REFERENSER

Arbetsmiljöverket. (2017). https://www.av.se/inomhusmiljo/temperatur-och- klimat/fordjupning-om-temperatur-och-klimat/ [2018-05-01]

Areskoug, M. & Eliasson, P. (2017). Energi för hållbar utveckling: Naturvetenskap, miljö och teknik i ett historiskt perspektiv. 3. uppl. Lund: Studentlitteratur.

Boverket. (2017). Termiskt klimat. https://www.boverket.se/sv/PBL-kunskapsbanken/regler- om-byggande/boverkets-byggregler/termiskt-klimat/ [2018-02-28]

Bluyssen, P.M. (2013). Earthscan from Routledge. red. The Healthy indoor environment:

How to assess occupants´ well-being in buildings.

Burström, P. G. (2001). Byggnadsmaterial: Uppbyggnad, tillverkning och egenskaper. 2.

uppl. Lund: Studentlitteratur.

Byggipedia. (2018). Värmeledning respektive värmemotstånd:

https://byggipedia.se/byggnadsfysik/varme/varmeledning-respektive-varmemotstand/ [2018- 05-05]

Ecophon. (2017). http://www.ecophon.com/sv/om-ecophon/funktionskrav/termisk-komfort/

[2018-04-22]

Electronic Temperature Instruments Ltd. (2016). Emissivity Table:

https://thermometer.co.uk/img/documents/emissivity_table.pdf [2018-05-10]

Gavhed, DG Holmer, IH (2006) Det termiska klimatet på arbetsplatsen:

http://nile.lub.lu.se/arbarch/arb/2006/arb2006_02.pdf. [2018-04-20]

Hagentoft, C-E. (2001). Introduction to Building Physics. Lund:

(38)

Hagentoft, C-E. (2002). Vandrande fukt strålande värme: så fungerar hus. Lund:

Studentlitteratur.

Hagentoft, C-E. (2017). Byggnadsfysik: så fungerar hus. Lund: Studentlitteratur.

Jernkontorets Energihandbok. (2017). Värmeledningsförmåga och U-värden för olika material: http://www.energihandbok.se/konstanter/varmeledningsformaga-och-u-varden-for- olika-material [2018-05-05]

Nevander, L. E., & Elmarsson, B. (1994). Fukthandbok: Praktik och teori. Stockholm: Svensk Byggtjänst.

Petersson, B. (2004). Tillämpad byggnadsfysik. Lund: Studentlitteratur.

Reardon, C., McGee C. & Milne G. (2013). Thermal mass:

http://www.yourhome.gov.au/passive-design/thermal-mass [2018-05-02]

Sandin, K. (2010). Praktisk byggnads-fysik. Uppl. 1,3. Lund: Studentlitteratur.

Sundén, B. (2006). Värmeöverföring. Lund: Studentlitteratur.

Svenskt Trä. (2018). https://www.svenskttra.se/om-tra/att-valja-tra/tra-och-fukt/ [2018-05-02]

Svensk Betong. (2018). https://www.svenskbetong.se/bygga-med-betong/bygga-med- platsgjutet/betongens-egenskaper/fukt-och-uttorkning [2018-05-02]