Risk för fuktskador på vinden vid byte av uppvärmningssystem
-
En studie om småhus från 1960-talet, där vindsutrymmet granskas med hjälp av simuleringsprogrammen WUFI pro 6.2 och WUFI Mould IndexThe Risk for Moisture Damage in the Attic when Replacing the Heating System
-A study of the 1960s house, where the attic space is examined using the simulation programs WUFI pro 6.2 and WUFI Mould Index
Björn Boudrie Hesselgren Jacob Foghammar
KTH ABE, Kungliga Tekniska Högskolan Examensarbete 15 hp
Högskoleingenjörsprogrammet i teknik och ekonomi, inriktning Byggteknik och design (180 hp)
Godkännandedatum: 2019-03-12 TRITA-nummer: TRITA-ABE-MBT-197 Handledare: Sven Dahlström, KTH
Anders Kumlin, Anders Kumlin AB Examinator: Teresa Isaksson, KTH
Sammanfattning
Dagens miljömedvetna samhälle ställer allt högre krav på minskade utsläpp av fossila bränslen. Detta är en bidragande faktor till att många hushåll under 2000-talet valt att byta ut sina värmepannor med intern förbränning (olja, ved, koks, pellets och flis) till fördel för alternativa värmesystem. I statistik från MSB (2017) framgår att cirka 15 % av landets drygt 2 miljoner småhus år 2016 hade intern förbränning som uppvärmningssystem. De positiva effekterna av ett byte från ett internt
förbränningssystem till ett av de alternativa värmesystemen, exempelvis berg- eller fjärrvärme, är väl studerade och dokumenterade. Sådana positiva effekter är bland annat minskade utsläpp av
växthusgaser samt de kostnadsbesparingar ett byte av värmesystem medför för den enskilde
fastighetsägaren. Någonting som saknas när det kommer till byte av värmesystem är dock studier av de byggnadstekniska risker ett byte medför.
Denna rapport ämnar att undersöka och analysera vilka risker som uppstår vid en modernisering av värmesystemet i ett tidstypiskt 1960-talshus. För att avgränsa rapporten görs en ytlig genomgång av risker som uppstår i byggnaden vid ett byte av värmesystem och fokus läggs sedan på hur
vindsutrymmet i huset påverkas. Syftet med rapporten är således att besvara;
• Hur påverkas vinden i ett småhus från 1960-talet vid byte av uppvärmningssystem där intern förbränning byts ut?
Rapporten baseras på litteraturstudier och risksimuleringar i datorprogrammen WUFI pro 6.2 och WUFI Mould Index. I slutsatsen konstateras att risk kan förekomma för mikrobiell påväxt i
vindsutrymmet om det interna förbränningssystemet byts ut och inga ytterligare åtgärder utförs för att anpassa huset till ett nytt värmesystem.
För att begränsa risken för eventuella fuktskador som kan uppkomma efter ett byte från internt förbränningssystem ges följande rekommendationer;
• Övervaka klimatet på vinden
• Försäkra att ventilationen i bostaden förblir i god funktion
• Byt eller täta vindsluckan
• Isolera ovanpå råsponten
• Installera sorptionsavfuktare på vinden
• Om möjligt, elda i öppna spisen
Nyckelord
Uppvärmningssystem, Värmesystem, Intern förbränning, Vindsutrymme, WUFI pro 6.2, WUFI Mould Index, Skorsten/Murstock, 1960-talshus, Fukttillskott, Mögel
Abstract
Today's environmentally conscious society puts ever higher demands on reduced emissions from fossil fuels. This is a contributing factor to the fact that many Swedish households during the 2000s chose to replace their internal combustion systems (oil, wood, pellets and chips) in favor of alternative heating systems. In statistics from MSB (The Swedish Civil Contingencies Agency, 2017), about 15 % (304,402) of the country's just over 2 million small houses in 2016 had internal combustion as a heating system. The positive effects of a change from an internal combustion system to one of the alternative heating systems, such as geothermal or district heating, are well studied and documented.
Such positive effects include, among other things, reduced greenhouse gas emissions and the cost savings a change of heating system entails for the individual property owner. Something that is
missing when it comes to changing the heating system, however, is studies of the constructional risks a change entails.
This report intends to investigate and analyze what risks arise when modernizing the heating system in a typical 1960s house. To delimit the report, a superficial review of risks arising in the building after a change of heating system is made. Focus is then placed on how the attic space in the house is affected.
The purpose of the report is thus to answer;
• How is the attic affected in a 1960s house when changing heating systems where internal combustion is removed?
The report is based on literature studies and risk simulations in the computer programs WUFI pro 6.2 and WUFI Mold Index. In the report, the conclusion is made that there may be a risk of microbial growth in the attic space if the internal combustion system is removed and no further measures are taken to adapt the house to a new heating system.
To limit the risk of possible moisture damage that may occur after a change from internal combustion system, the following recommendations are given;
• Oversee the climate in the attic
• Ensure that the ventilation remains in good working order
• Change or seal the attic hatch
• Isolate above the tongue and groove boards
• Install a sorption dehumidifier in the attic
• If possible, continue to use the fireplace
Keywords
Heating system, Internal combustion, Attic, WUFI pro 6.2, WUFI Mould Index, Chimney, 1960s house, Moisture, Mold
Förord
Detta examensarbete har utförts under hösten 2018 som ett sista moment i KTHs utbildning, högskoleingenjörsprogrammet i teknik & ekonomi med inriktning i byggteknik och design.
Vi vill rikta ett stort tack till vår akademiska handledare Sven Dahlström på KTH för sitt stora
engagemang och kloka invändningar i vårt arbete. Vi vill även tacka Bengt Dahlgren AB för ett varmt mottagande och den möjlighet vi fått att ta hjälp och diskutera med yrkesverksamma inom fukt i bostadsbyggnader. Till sist vill vi ge ett extra stort tack till Anders Kumlin som tagit sig tid för vägledning och rådfrågning i detta komplicerade ämne.
Innehåll
1. Inledning ... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.2 Målsättningar och syfte ... 2
1.3 Avgränsningar ... 2
1.4 Lösningsmetoder ... 2
2. Teoretisk bakgrund ... 3
2.1 Krav nu och då ... 3
2.1.1 Byggregler 1960 ... 3
2.1.2 Krav på ventilation ... 3
2.2 Så fungerar ett hus ... 4
2.2.1 Självdrag ... 4
2.2.2 Luftomsättningens storlek i äldre byggnader med självdragssystem ... 5
2.2.3 Vind ... 6
2.2.4 Solinstrålning och nattutstrålning tak ... 7
2.2.5 Källare ... 7
2.2.6 System för uppvärmning/ Principen med vattenburet värmesystem ... 8
2.2.7 Intern värmegenerering i byggnader ... 8
2.3 Byggnadsteknisk beskrivning av ett typhus från 1960-talet ... 9
2.3.1 Klimatskal ... 9
2.4 Fuktmekanik ... 10
2.4.1 Fukt i luft ... 10
2.4.2 Fukt i material ... 12
2.5 Fuktskador och mögel ... 15
2.5.1 Mögelindex - teoretisk beräkning av mögelrisk ... 16
2.6 Lufttryck ... 17
2.6.1 Vindtryck ... 17
2.6.2 Termisk drivkraft ... 18
3. WUFI pro 6.2 och WUFI Mould Index VTT ... 19
3.1 Klimatdata WUFI ... 19
4. Metod ... 20
4.1 Materialinsamling ... 20
4.2 Simuleringsmetod ... 21
4.2.1 Indata WUFI ... 22
5. Resultat ... 23
6. Analys ... 28
6.1 Rekommendationer ... 30
7. Slutsats ... 31
8. Förslag på fortsatta studier ... 31 Källor ...
Appendix ...
1. Inledning 1.1 Bakgrund
Uppvärmningssystemens utveckling i bostäder har i stor utsträckning följt tillgången på bränsle.
Historiskt har eldning av ved varit den vanligaste energikällan vid bostadsuppvärmning. Från början av 1900-talet fram till oljekrisen år 1970 byggdes majoriteten av alla svenska småhus med oljepanna som uppvärmningssystem. Därefter har användandet av oljepannor minskat till fördel för alternativa uppvärmningssystem som till exempel berg- eller fjärrvärme och idag används olja endast i knappt 40 000 bostäder (MSB, 2017). Det går att se en tydlig trend i det svenska samhället där att allt fler väljer att byta ut sina äldre interna förbränningssystem. Med intern förbränning menas värmepannor som drivs genom eldning av olja, ved, pellets eller flis. Av Sveriges drygt 2 miljoner småhus använde 304 402 hushåll intern förbränning som uppvärmningssystem år 2016 (MSB, 2017)
Diagram 1.1: En sammanställning av antalet värmepannor i Sverige baserad på MSBs rapport Årsuppföljning LSO 2017 (Pelletsförbundet, 2017)
Troligen är det minskade användandet av interna förbränningssystem ett resultat av att man i dagens miljömedvetna samhälle ställer allt högre krav på minskade utsläpp från fossila bränslen. Sveriges regering har bland annat satt upp ett mål att minska utsläppen av växthusgaser med 60- 80 % till år 2050 och i vårt grannland Norge har man bestämt sig för att helt förbjuda oljepannor i småhus från 2020. Att byta till alternativa och mer miljövänliga uppvärmningssystem har även visat sig ge lägre energikostnader. Denna privatekonomiska faktor kan även vara en bidragande faktor till att husägare under 2000-talet i stor utsträckning börjat byta bort sina interna förbränningssystem. Ett byte av internt förbränningssystem är dock inte helt riskfritt, eftersom man förändrar husets fundamentala funktion.
Diagram 1.2: Energianvändning för uppvärmning och varmvatten i småhus, från 1983 till 2016, TWh (Energimyndigheten, 2016)
De positiva effekterna vid byte från intern förbränning till ett alternativt system är väl studerade och dokumenterade. De positiva effekterna är bland annat minskade utsläpp av växthusgaser samt de ekonomiska fördelarna ett byte av värmesystem medför för den enskilde fastighetsägaren. Dock finns risker med att modernisera ett äldre hus, då husens funktioner är anpassade efter dess ursprungliga system. Det saknas studier kring vad som sker i husets olika byggnadsdelar vid ett byte från internt förbränningssystem samt vad det får för påverkan på inomhusmiljön att modernisera
uppvärmningssystem. Denna rapport ämnar att undersöka och analysera vilka risker som uppstår vid en modernisering av värmesystemet i ett tidstypiskt 1960-talshus. Resultatet ger även en fingervisning över de utmaningar som uppkommer i både äldre och nyare hus som utformats med liknande
byggnadsteknik.
1.2 Målsättningar och syfte
I rapporten redovisas en kartläggning av fuktrisker som uppkommer i samband med byte av uppvärmningssystem i ett 1960-talshus och simuleringar utförs för att åskådliggöra problemet.
Dessutom redovisas förslag på åtgärder som förhindrar negativ påverkan på husets inomhusmiljö och dess livslängd.
Med syftet att besvara;
• Hur påverkas vindsklimatet i ett småhus från 1960-talet vid byte av uppvärmningssystem där intern förbränning byts ut?
1.3 Avgränsningar
• Granskar endast småhus med intern förbränning (värmepannor avsedda för ved, olja, pellets, flis och koks) som ursprungligt uppvärmningssystem.
• Granskar endast ett tidstypiskt 1960-talshus byggt med självdragssystem.
• Simuleringarna utförs med klimatdata från Stockholm
• Avgränsar oss från att granska de ekonomiska aspekten och den globala miljöpåverkan.
• Avgränsar oss från att ta solinstrålning, nattutstrålning och regnvattenabsorption i beaktning.
• Avgränsar oss från att utföra simuleringar med extrema klimatvärden.
1.4 Lösningsmetoder
• Kvalitativ litteraturstudie
• Samtal med yrkesverksamma inom fukt i bostadsbyggnader
• Granskning av bygghandlingar från 1960-talet
• Teoretiska beräkningar, med hjälp av WUFI simuleringsprogram
• Analys av resultatet med hjälp av WUFI Mould index
2. Teoretisk bakgrund 2.1 Krav nu och då
2.1.1 Byggregler 1960
1 juli 1960 togs en byggnadsstadga i bruk som kom att kallas BABS 1960. BABS var en motsvarighet till dagens BBR (Boverkets byggregler) och gavs ut av Byggnadsstyrelsen. I BABS 1960 fanns ett mål att fasa ut de lokala byggnadsordningarna och skapa nationellt enhetliga byggnadsbestämmelser.
BABS 1960 ersattes 1967 av Svensk Bygg Norm 67 (SBN 67, BABS 1967). I denna utgåva
inkluderades nya bestämmelser, föreskrifter, råd och anvisningar till berörda husbyggare. (Boverket, 2014)
2.1.2 Krav på ventilation
Historiskt har kraven på luftflödets storlek i bostäder varierat. Tidigare byggnadsstadgor gav läsaren möjlighet till egna tolkningar “Alla utrymmen i byggnad förses med ventilationsanordningar i sådan utsträckning att uppkomsten av mögel och röta förhindras.” (BABS 1960, 164). Idag ställs ett liknande krav “Byggnader ska utformas så att fukt inte orsakar skador, lukt eller mikrobiell växt som kan påverka hygien eller hälsa. ” (BBR 6:51). Dessutom medföljer idag kompletterande numeriska krav på ventilationen. “I bostäder bör det specifika luftflödet (luftomsättningen) inte understiga 0,5 rumsvolymer per timme (rv/h). Uteluftsflödet bör inte understiga 0,35 liter luft per sekund per kvadratmeter (l/s per m2) golvarea eller 4 l/s per person.” (Folkhälsomyndigheten, 2018)
2.2 Så fungerar ett hus
2.2.1 Självdrag
Självdragssystem drivs av de termiska skillnaderna mellan inne- och utomhusluften. När den kalla utomhusluften läcker in i huset genom otätheter värms den upp, och stiger till högre höjd i huset. Den varma luften lämnar huset genom självdragskanaler som leder ut luften ovanför taket, vilket skapar ett undertryck i de nedre delarna av huset. Självdragssystemet fungerar bäst den dag då
temperaturskillnaderna mellan inne- och utomhusluften är som störst. Detta innebär att under vinterhalvåret är huset välventilerat, och på sommaren blir ventilationsflödet sämre.
Självdragssystem fungerar som bäst när husen är relativt otäta och när murstocken är uppvärmd.
Nackdelen med detta system är att det kan uppkomma drag, framför allt vid golvet under de dagar när ventilationen har bäst verkan. (Energimyndigheten, 2011) BABS 1960 ställer inte mer specifika krav än att samtliga utrymmen i ett hus skall ventileras tillräckligt mycket att hindra mikrobiell påväxt och röta. Självdragsventilation är svår att kontrollera då drivkraften är termisk och inte mekanisk.
Figur 2.1: Schematisk skiss av ett självdragssystem i bostad (Författarnas illustration)
2.2.2 Luftomsättningens storlek i äldre byggnader med självdragssystem
1947 utfördes en luftflödesstudie (provtryckningar) av 90 olika hus, både villor och flerbostadshus belägna i Stockholmsområdet. Studien publicerades av Professor Rydberg (1949) och genomfördes med KTH som bas på uppdrag av Statens Kommitté för Byggnadsforskning. Rydberg fann att temperaturdifferensen och vindbelastningen på byggnaderna var de två störst påverkande faktorerna på storleken av luftomsättningen. Villorna som granskades i studien var byggda mellan 1917-1940, samtliga med målad träfasad.Tabell 2.1: Sammanfattning av försöksresultaten i villor med självdragssystem (Rydberg, 1949)
2.2.3 Vind
1960-talshus byggdes ofta med kallt tak och ventilerat vindsutrymme. Den största risken med denna konstruktion är vid yttertakets insida, där fuktproblem kan förekomma. Fuktproblemen kan uppstå på grund av kondens eller hög relativ fuktighet. Risken för fuktskador vid taket var dock inte lika stor vid äldre hus. Dessa hus byggdes med mindre värmeisolering i vindsbjälklaget jämfört med moderna hus, vilket resulterade i större värmeläckage uppåt och därför en varmare vind. Utöver detta bidrar en aktiv murstock med värme till vindsutrymmet. Vid ett välisolerat bjälklag ökar risken för fuktproblem eftersom temperaturen sänks. Under vintern kan klimatet i vindsutrymmet med ett välisolerat bjälklag i princip likställas med utomhusklimatet. Detta resulterar i att under vinterhalvåret kommer den relativa fuktigheten i vinden vara hög. En vanlig orsak till fuktskador på vinden är att varm luft läcker upp från bostadsutrymmet. (Arfvidsson, Harderup och Samuelson, 2017, 213-217) Det bör noteras att värme och varm luft skiljer sig åt. Varm luft innehåller oftast en större mängd fukt än kall luft (Se avsnitt 2.4.1 Fukt i Luft). Att tillföra värme leder till att luften i sig värms upp men mängden vattenånga i luften håller sig konstant.
Figur 2.2: Pilarna visar värmeflödet i en vind. De blåa pilarna symboliserar kall uteluft. De röda pilarna symboliserar uppvärmd luft. (Författarnas illustration)
Vid byte av uppvärmningssystem i ett hus kan ett antal utmaningar på vinden uppstå ur ett fuktperspektiv. Ventilationsgraden kan försämras i bostadsutrymmet vilket resulterar i ett större fukttillskott, samtidigt kan även övertrycket mot vindsbjälklaget öka vilket leder till att varm och fuktig luft trycks upp till vinden. Då interna förbränningssystem byts ut försvinner dessutom en värmekälla från vinden vilket kan skapa förutsättningar för mikrobiell påväxt.
Förr ventilerades vindar i syfte att hålla takytan kall och på så vis uppnå en jämn snösmältning och således inte i huvudsak för att försäkra en torr miljö. I hus med kallvind och välisolerade vindsbjälklag kan ventilation av vindsutrymmet både tillföra och föra bort fukt under en årscykel. Vanligtvis
resulterar ökad ventilation att luften på vinden blir kallare och fuktigare. För att råda bot på vindens fuktproblem skall därför målet vara att hindra fukt från att ta sig dit, alltså skall problematiken hanteras vid fuktkällan. (Samuelsson, I. och Tobin, L. 2004.)
2.2.4 Solinstrålning och nattutstrålning tak
Solinstrålning och nattutstrålning har båda en inverkan på byggnadens vindsklimat. När en takyta exponeras för solinstrålning värms ytan upp och påverkar fukt- och värmeflödena i husets
byggnadsdelar. Solinstrålning är ofta gynnsamt för klimatet på vinden då det höjer temperaturen och luftens mättnadsånghalt i vindsutrymmet. Detta bidrar i sin tur till en lägre relativ fuktighet uppe på vinden. Dock kan solinstrålning i vissa fall leda till oönskade ångtransporter.
Nattutstrålning sker under klara och kalla nätter. Nattutstrålning innebär att yttertaket kyls ner på grund av ett långvågigt strålningsutbyte med himlavalvet. Detta är negativt då den relativa fuktigheten ökar vilket kan leda till mögel och kondens vid yttertakets insida. Byggnadens placering och
orientering har också betydelse för effekterna från solinstrålning och nattutstrålning. Skuggning från till exempel höga byggnader minskar effekterna från solinstrålning och nattutstrålning, ett tak med stor yta som vetter mot söder är mer exponerat för solinstrålning. (Ahrnens, C och Borglund, E. 2007) Utöver byggnadens placering påverkar dessutom valet av takmaterial effekterna från solinstrålning och nattutstrålning beroende på dess förmåga att leda värme.
Figur 2.3: Förenklad skiss av solinstrålning & nattutstrålning (Författarnas illustration)
2.2.5 Källare
Källare har historiskt sett använts till förrådsutrymme och vanligtvis placerades pannrummet i källaren, vilket inneburit att kraven på klimatet och fuktskyddet har varit låga. Normalt var att dränering samt skydd mot nederbörd var tillräckligt för att uppfylla kraven och materialen i källarens byggnadsdelar kunde vara mer eller mindre fuktiga. Idag inreds ofta källare och används bland annat som hobbyrum, tvättstugor och sovrum. Detta leder till att högre ställda krav på inomhusmiljön i källaren. Källare har ett invändigt undertryck under vintern, som skapas av termiska drivkrafter.
(Dellgar, Häggbom 2004, 36)
2.2.6 System för uppvärmning/ Principen med vattenburet värmesystem
Värmedistribution i ett 1960-talshus med intern förbränning sker genom ett vattenburetradiatorsystem. Värmeproduktionen i dessa typer av system fungerar genom en intern förbränning av till exempel olja eller ved i en panna, som i sin tur värmer upp en vattenslinga. Vattnet cirkulerar och distribueras sedan ut i husets radiatorer antingen med hjälp av en cirkulationspump eller via
självcirkulation. Självcirkulationssystem drivs med hjälp av temperaturskillnaden i tillopps- och returvattnet och var vanligt fram till och med 1950-talet. Därefter projekterades hus i allt större grad med cirkulationspumpar. Cirkulationspumpar drivs med hjälp av el och används för att skapa ett högt tryck i ledningssystemet. Cirkulationspumpens intåg i bostadshus bidrog till en bättre fördelad värme i huset och dessutom kunde mindre dimensioner på ledningar användas. (Axelsson och Andrén 2002, 14-18) Förbränningen som sker i pannan skapar dessutom varma rökgaser som leds ut via murstocken, och bidrar med värme i huset och på vinden. Temperaturskillnaden skapar en termisk drivkraft som i sin tur ger ett ökat ventilationsflöde. Radiatorer placeras vanligtvis under fönster där utomhusluft tränger in för att förhindra kallras. Den kalla utomhusluften värms upp via konvektion och stiger i huset. Äldre oljepannor kan ha en verkningsgrad på 65 % vilket betyder att 35 % av den genererade värmen blir varma rökgaser som leds ut via murstocken (Cederholm, B. 1995).
Figur 2.4: Schematisk skiss över luftens rörelse vid radiatorer (Författarnas illustration)
2.2.7 Intern värmegenerering i byggnader
Värmeöverföring kan ske via tre principer; konvektion, ledning samt strålning. Konvektion kan reduceras genom att begränsa luftvolymen och förbättra lufttätheten, som kan ske genom montering av exempelvis plastfolie. För att kontrollera värmeöverföring genom ledning och strålning används isolermaterial som mineralull eller cellplast. Utöver bostadens huvudsakliga uppvärmningssystem förekommer även intern värmegenerering från människor, solinstrålning samt från belysning och andra installationer. I folkhälsomyndighetens allmänna råd om temperatur inomhus (2014) anges det att den lämpliga inomhustemperaturen bör ligga i intervallet 20-24 oC för att skapa en god termisk komfort.
2.3 Byggnadsteknisk beskrivning av ett typhus från 1960-talet
Typhuset som granskas i rapporten består av ett enplanshus med källare och kallvind. Huset är
friliggande och används endast som bostad. Beräkningar på typhuset utförs i Stockholm (Se avsnitt 3.1 Klimatdata WUFI). Husets uppvärmningssystem är intern förbränning och värmen distribueras till huset via vattenburna radiatorer. Huset ventileras genom självdrag.
Figur 2.5: Skiss tidstypiskt 1960-talshus (Författarnas illustration)
2.3.1 Klimatskal
Här nedanför redovisas en sammanställning av typhusets vindsbjälklag och yttertak baserade på granskade detaljritningar från 1960-talshus. (Se Appendix VI Ritningar).
2.4 Fuktmekanik
2.4.1 Fukt i luft
Luft är mer eller mindre fuktig. Det innebär att luften innehåller en viss mängd vattenånga. Vid granskning av fuktrelaterade risker är det därför väsentligt att se till sambandet mellan mängden vattenånga i luften och dess temperatur, då varm luft har en högre kapacitet att bära vattenånga. Den kapaciteten luften har att bära vattenånga definieras som mättnadsånghalt. Kvoten av den aktuella ånghalten och mättnadsånghalten vid en bestämd temperatur definieras som den relativa fuktigheten.
(Arfvidsson, Harderup och Samuelson, 2017, 323-324) RF = v/vs(T) *100 %
RF = Relativ fuktighet (%) v = ånghalt (g/m3)
vs = mättnadsånghalt (g/m3)
Diagram 2.1: Mättnadsånghalt (Anders Kumlin)
2.4.1.1 Fukttillskott
Fukttillskottet i en byggnad kan beskrivas som skillnaden i ånghalt mellan inne- och utomhusluften.
Den påverkas av fuktproduktionen, luftomsättningen och volymen i huset. Normalt fukttillskott i en byggnad är 1-3 g/m3, ett fukttillskott som överskrider detta indikerar undermålig ventilation och/eller att fuktproduktionen är hög.
VFT = G/(n*V) (g/m3) där;
VFT = Fukttillskott (g/m3) G = Fuktproduktion (g/h)
n = Luftomsättningar per tidsenhet (oms/h) V = utrymmets volym (m3)
Levnadsvanorna kan ha en stor betydelse för bostadens fukttillskott. De primära fuktproducerande källorna i en bostad är enligt Fuktcentrum, 2010.
• Avdunstning från människor, djur och växter
• Våtrengöring, bad, dusch, disk, tvätt m.m.
• Matlagning
Diagram 2.2: Fukttillskottets inverkan på daggpunktstemperaturen (Anders Kumlin AB)
2.4.1.2 Kondens
Kondens uppstår då varm och fuktig luft kyls ner och övergår till vätskefas. Det vill säga då ånghalten når mättnadsånghalten. Kondensskador i ett hus uppkommer då fuktig luft tränger in i en
byggnadskonstruktion och möter lägre temperatur. Uteluft innehåller vanligtvis mindre fukt än inomhusluft, vilket skapar en drivkraft där inneluft transporteras utåt. För att undvika skador i konstruktionen strävar man efter att begränsa ånghalten så att den inte överstiger
mättnadsånghalten. (Sandin K. 2010. s106)
2.4.1.3 Daggpunktstemperatur
Daggpunktstemperaturen anger luftens kapacitet att bära vattenånga innan kondens sker och varierar i korrelation med luftens temperatur.
2.4.2 Fukt i material
Vatten befinner sig i material fysikaliskt eller kemiskt bundet. Det kemikaliska bundna vattnet kan förbises ur ett byggnadstekniskt perspektiv då det är så starkt bundet till materialet. Det vatten som hänvisar till fukt är det fysikaliskt bundna vattnet i materialets porsystem som är förångningsbart. Det mest förekommande sättet att ange fuktmängden i ett material är fukthalt, w (kg/m3) samt fuktkvot, u (kg/kg) med sambandet
w = u*ρ (kg/m3)
ρ = materialets skrymdensitet
Kapaciteten för ett material att hålla vatten är beroende av porositeten och den del av porvolymen som är vattenfylld benämns vattenfyllnadsgraden.
S = w/(n*ρw)
S = vattenfyllnadsgraden, 1 motsvarar vattenmättat porsystem w = fukthalt
n = materialets porositet ρw = Vattnets densitet
Byggnadsmaterial är vanligtvis porösa, och på grund av detta kan den relativa fuktigheten användas för att karaktärisera fukten i ett material. (Arfvidsson, Harderup och Samuelson, 2017, s328-329)
2.4.2.1 Diffusion
Vattenånga och andra gaser strävar alltid efter att skapa jämvikt, det vill säga en homogen blandning. Denna utjämning av koncentrationsskillnad kallas för diffusion. För att uppnå
koncentrationsutjämning kan gasmolekyler transporteras genom olika typer av material. Flödet genom ett material påverkas förutom av ånghaltsdifferensen på bägge sidor av materialet även av materialets fukttransportkoefficient δ (m2/s). (Arfvidsson, Harderup och Samuelson, 2017, s338-343)
Figur 2.6: Illustration av diffusionsprincipen där koncentrationsutjämning sker över tid (Författarnas illustration)
2.4.2.2 Konvektion
Fuktkonvektion är transporten av vatten i ångfas med ett luftflöde. Fuktkonvektion uppstår genom en byggnadsdel då det förekommer en tryckskillnad och där luften kan strömma genom en otäthet, exempelvis ett hål i en polyetenfolie. Fuktkonvektion uppstår på grund lufttrycksskillnader som i sin tur påverkas av temperaturskillnader, vind eller ventilationssystemet. Fukttransport genom konvektion kan ge upphov till mycket stora fukttransporter och man beräknar fuktflödet som produkten mellan ånghalten och luftflödet;
G = v*R (kg/s)
G = fuktflöde (kg/s) v = ånghalt (kg/m3) R = luftflöde (m3/s)
Fukttransportens storlek genom ett skikt beror på tryck- och ånghaltsskillnaden. Under vintern när utomhusluften är kall och torr och det råder ett invändigt undertryck strömmar den kalla luften in genom otätheter i klimatskalet och värms upp och den relativa fuktigheten sjunker. I hus med kallvind där det råder ett övertryck vid vindsbjälklaget finns det risk för att varm och fuktig luft strömmar upp genom otätheter och kyls ner. Kall luft har lägre mättnadsånghalt och den relativa fuktigheten i luften blir därför högre när den kyls ner. (Sandin K, 2010, s97)
När detta inträffar vintertid finns det stor risk för att det uppstår kondens mot de kalla byggnadsdelarna på vinden. En vanligt förekommande plats är råsponten placerad på undersidan av taket. (Arfvidsson, Harderup och Samuelson, 2017, 343-345)
Beräkningsexempel:
En uteluftsventilerad vind har vissa otätheter i vindsbjälklaget. Luftflödet genom vindsbjälklaget antas vara 0.04 l/sm2. All fukt som transporteras via konvektion antas nå råsponten. Temperaturen ute antas vara 0 oC, och den relativa fuktigheten antas vara 85 %. Råsponten har en temperatur på 2 oC. Hur mycket kan kondensera på en vecka?
Beräkningarna utförs med tre fukttillskott: 1, 3 och 5 g/m3 0 oC, 85 % RF; vute=4,86x0,85 = 4,13 g/m3
Mättnadsånghalt råspont(T=2 oC), vs = 5,56 g/m3
Luftflöde, r = 0,04 l/sm2; A = 80m2; R= 0,04x80 = 3,2 l/s = 11,52 m3/h Scenario 1; Fukttillskottet sätts till 1 g/m3
vinne= 4,13+1 = 5,13 g/m3, tdagg= 0.8 oC; ingen kondens sker Scenario 2; Fukttillskottet sätts till 3 g/m3
vinne= 4,13+3 = 7,13 g/m3, tdagg= 5.7 oC; kondens sker
Kondenserad mängd = 11,52*(7,13–5,56) = 18,1 g/h = 3,04 kg/vecka Scenario 3; Fukttillskottet sätts till 5 g/m3
vinne= 4,13+5 = 9,13 g/m3, tdagg= 9,5 oC; kondens sker
Kondenserad mängd = 11,52*(9,13–5,56) = 41,13 g/h = 6,9 kg/vecka
2.4.2.3 Hygroskopisk fukt
Hur mycket fukt ett material kan ta upp från luften bestäms av materialets hygroskopiska egenskaper.
Fukt från luft kan absorberas i ett material på två olika sätt. Adsorption som uppstår vid de låga RF- nivåerna och kapillärkondensation som uppstår vid de höga RF-nivåerna. Vid adsorption binds vattenmolekyler till materialets ytor. Molekylerna bildar ett antal skikt beroende på omgivningens relativa fuktighet. Utöver omgivningens relativa fuktighet bidrar även materialets specifika yta till hur mycket vatten som kan bindas, finporösa material med stor specifik yta har större kapacitet att binda vatten till materialytorna i porsystemet.
Kapillärkondensation inträffar när vatten i en kapillär stiger och bildar en konkav menisk. En konkav vattenyta har en större attraktionskraft i jämförelse med en plan vattenyta, vilket innebär att
vattenmolekyler lättare dras till en konkav menisk och kan kondensera vid relativa fuktigheter som är lägre än 100 %. (Arfvidsson, Harderup och Samuelson, 2017, 329-331) Resultatet från dessa två fenomen kallas för absorption.
2.4.2.4 Sorptionskurvan
Material ställer sig i jämvikt med det omkringliggande klimatet. Om ett torrt material ställs i ett rum med en specifik temperatur och relativ fuktighet kommer materialet att ställa sig i jämvikt med luften i dess närhet. Vid upprepade utföranden med stigande relativa fuktigheter kan en kurva skapas som redovisar relationen mellan materialets fukthalt och luftens relativa fuktighet. Detta beskriver
sorptionskurvan för absorption. Om motsvarande utförs, men med ett vattenmättat material och stegvis torrare omgivande luft kan en kurva för materialets egenskap att torka ut uppföras, sorptionskurvan för desorption. När beräkningar utförs används adsorptionskurvan vid uppfuktning och desorptionskurvan vid uttorkning.
Diagram 2.3: Generell graf av en sorptionskurva (Författarnas illustration)
I kurvorna kan tre intervall identifieras. Det första är på de låga RF nivåerna där kurvan har en stor lutning. I detta intervall sker monomolekylär adsorption. I detta skede är attraktionskrafterna för vattenmolekylerna till materialets yta stora. I det andra intervallet minskar lutningen på kurvan. I detta skede har flera skikt av vatten bildats på materialets yta vilket sänker attraktionskrafterna. I det tredje intervallet, vid höga RF nivåer, ökar lutningen på kurvan. I detta skede har menisker bildats i
materialets porsystem vilket innebär att det förekommer kapillärkondensation. Kurvorna för
absorption och desorption skiljer sig från varandra. Detta innebär att material torkar och fuktas upp på olika sätt, ett fenomen som kallas hysteres. (Arfvidsson, Harderup och Samuelson, 2017, 331-334)
2.5 Fuktskador och mögel
Mikroorganismer innefattar både bakterier och svampar och har i naturen en betydande roll för nedbrytningen av organiska material. Mikroorganismer finns naturligt utomhus på till exempel träd och sprider sig med sporer i luften. Dessutom kan mikroorganismer växa på de flesta
byggnadsmaterial och kan då bidra till försämrad inomhusmiljö. Ett samlingsbegrepp för de
mikroorganismer som växer på och i byggnadsmaterial är mögel. För att tillväxt av mögel ska uppstå på ett material måste vissa förutsättningar uppfyllas, där förekomsten av fukt är det viktigaste. Den mängd fukt som krävs för att mögel ska frodas i ett material kallas det kritiska fukttillståndet och varierar mellan olika byggnadsmaterial. Det kritiska fukttillståndet är en funktion av materialets känslighet mot mikrobiell påväxt, den relativa fuktigheten samt den omkringliggande temperaturen.
Diagram 2.4: Kritiskt fukttillstånd, Kritisk fuktnivå för trä med hänsyn till fuktnivå, temperatur och varaktighet. (Nilsson, L-O. 2010)
Smuts på materialet kan göra det mer känsligt för mikrobiell påväxt. I de delar av världen där det är varmt och fuktigt förekommer ofta mögelväxt på ytorna i byggnaden, men i kallare klimat är förutsättningarna ofta mer gynnsamma för mögel inne i konstruktionen. (Johansson, Pernilla. 2006) I en summering av flera studier påpekar Bornehag et al (2001) att det finns koppling mellan risken för hälsoproblem och att vistas i byggnader med fuktproblem. Dessa hälsoproblem är i första hand hosta, nysningar och astma men det finns även koppling till mer generella bekymmer som trötthet och huvudvärk. De specifika anledningarna till detta är dock okänt.
Mögel tros även kunna bidra till allergier. Besvären relateras oftast till närvaron av mögelsporer i bostadsutrymmet, men besvären kan uppkomma även om mögel befinner sig inuti konstruktionen.
Därför anar man att restprodukter från mögelsvampar i form av gas kan orsaka dessa problem.
Förutom att drabba hälsan kan förekomsten av mögel även ha sociala konsekvenser då dålig lukt kan utvecklas som fastnar i bland annat kläder och möbler. (Arfvidsson, Harderup och Samuelson, 2017, 42-43)
2.5.1 Mögelindex - teoretisk beräkning av mögelrisk
Mögelindex är en förenklad modell som används för att avgöra förekomsten av mögel och dess omfattning över tid. I rapporten används VTT (Viitanen 2007) mögelmodell som beaktar temperatur, tid och relativ fuktighet vid beräkning. VTT modellen tar dessutom hänsyn till hur pass känsligt ett material är för mögelangrepp på en fyra-gradig skala; mycket känsliga, känsliga, måttligt
motståndskraftiga och motståndskraftiga. Eftersom olika mögelarter trivs bättre i vissa miljöer så använder modellen ett genomsnittligt beteende för tillväxten och minskningen. VTTs Mögelmodell har sju nivåer där noll är ingen tillväxt av mögel och där 6 är mycket tätt och riklig tillväxt. Vid en analys av en konstruktion är målet alltid att ligga mellan noll och ett, men i vissa fall kan ett värde mellan ett och två accepteras. (Wallentén, P, 2018)
Index Beskrivning av mikrobiell påväxt 0 Ingen tillväxt
1 Någon tillväxt, kan endast upptäckas i mikroskop
2 Medel tillväxt, flera kolonier, kan endast upptäckas i mikroskop 3 Synlig tillväxt, <10 % av ytan kan upptäckas med ögat
4 Synlig tillväxt, <50 % av ytan synligt med ögat 5 Riklig tillväxt, >50 % av ytan synligt med ögat 6 Mycket tätt och riklig, 100 %
Tabell 2.2: Beskrivning av mögelindex (Viitanen, H & Ojanen T. 2016), Egen bearbetning
2.6 Lufttryck
Luftens gasmolekyler strävar alltid efter kemisk jämvikt och vid obalans skapas en luftrörelse. Denna strävan efter jämvikt får luft att transporteras genom alla tillgängliga kommunikationsvägar. I en byggnad kan luftströmmen styras bland annat med hjälp av konstruktionsmaterial med hög täthet samt särskilda kanalsystem. Luftrörelse i en byggnad resulterar i en tryckskillnad genom klimatskärmen, som resulterar i att luft med högre tryck transporteras till luft med lägre. Det finns dessutom tre pådrivande lufttryckskrafter; mekanisk, termisk och vind. Om det finns jämnt fördelade otätheter i en byggnad är luftflödet större i dess övre eller lägre delar än mitt i byggnaden, detta eftersom
tryckskillnaden påverkar hastigheten i luftströmmen. (Dellgar, U och Häggbom, S. 2004)
Den punkt i huset där det inte är någon skillnad i över- och undertrycket kallas det neutrala lagret. Det neutrala lagrets läge är beroende av klimatskalets otätheter, och hur de är fördelade över ytan. Vid jämnt fördelade otätheter befinner sig det neutrala lagret i mitten, vilket resulterar i en jämnt fördelat tryckskillnad med där det råder invändigt övertryck upptill och undertryck i husets nedre delar. I de fall där otätheterna befinner sig längre ner mot marken i klimatskalet följer det neutrala lagret också med nedåt, och det skulle råda invändigt övertryck upptill. Om otätheterna skulle vara belägna i husets högre delar skulle det neutrala lagret flyttas uppåt i huset och resultera i ett invändigt undertryck nedtill. (Kalef, R och Khalil, N. 2013. 8)
2.6.1 Vindtryck
Vindtryck är en sporadisk företeelse, och uppstår då det blåser mot en byggnads klimatskal.
Då det blåser mot en fasad skapas ett övertryck mot den vindutsatta fasaden och ett undertryck på sidorna som ligger i lä. Vindtrycket påverkas av flera faktorer; luftens densitet, lufthastighet, byggnadens form samt hur luftströmmen träffar fasaden. (Dellgar, U och Häggbom, S. 2014. 47)
Figur 2.7: Schematisk bild över husets vindbelastning (Författarnas illustration)
2.6.2 Termisk drivkraft
Tryckskillnader som uppkommer med termiska drivkraft är beroende av temperaturskillnader och byggnadens höjd. Termisk drivkraft uppstår eftersom varm luft har lägre densitet och är lättare än kall luft, som i sin tur får den varma luften att stiga. Detta resulterar till en tryckskillnad där en uppvärmd byggnads övre del får ett invändigt övertryck och den lägre delen ett undertryck. Effekten förstärks under vinterhalvåret samt om huset har en varm murstock. Vid nybyggnation strävar man efter att skapa ett undertryck i inomhusklimatet för att undvika läckage av varm inneluft genom
konstruktionen. Förenklat kan tryckskillnaden beräknas med formeln;
Δp= 0,0435*h*ΔT och där,
Δp= Tryckskillnad i Pa h = höjdskillnad i meter ΔT = Temperaturskillnad i °C
Diagram 2.5: Approximerad sinuskurva av tryckskillnaden mellan golv och tak som funktion av temperaturskillnad mellan ute-och inomhusluften i ett fem meter högt hus. Uteluftens temperatur är hämtad från Fukthandboken (Samuelsson, I. och Tobin, L. 2004, 488) inomhusluften är konstant 20 oC
(Författarnas illustration)
Figur 2.8: Visar principiellt hur luft transporteras på grund av termiska trycket i en byggnad vid kallt utomhusklimat och jämnt fördelade otätheter. Samt hur det invändiga över- och undertrycket fördelas
över fasaden i byggnadens höjdled. (Författarnas illustration)
3. WUFI pro 6.2 och WUFI Mould Index VTT
Datoriserade simuleringar har blivit ett allt mer vanligt verktyg att använda vid beräkningar av fukt, då det visat sig att dessa verktyg underlättar beräkningar av både mer eller mindre komplexa
konstruktioner. I dagsläget är WUFI det mest använda simuleringsverktyget för fuktberäkningar.
WUFI är ett avancerat simulationsprogram som i huvudsak används för att utföra realistiska värme- och fukttransportberäkningar i olika byggnadsdelar och konstruktioner i en eller två dimensioner.
Programmet är utvecklat av Fraunhofer institutet för Byggnadsfysik (IBP) i Holzkirchen, Tyskland och i samarbete med Fuktcentrum (avdelningen för byggnadsfysik vid Lunds Tekniska Högskola) har en svensk version utvecklats (Fuktcentrum, 2015). WUFI finns i en rad av olika varianter och i denna studie används den senaste versionen 6.2 i serien WUFI pro. I WUFI kan man konstruera
verklighetstrogna modeller av olika byggnadskonstruktioner genom att antingen använde sig av material från den förprogrammerade databasen eller genom att skapa egna material. Därefter kan simuleringar utföras där modellen utsätts för olika scenarion.
WUFI Mould Index VTT är ett tilläggsprogram framtaget av Fraunhofer IBP i samarbete med det finska forskningsinstitutet VTT. Med tilläggsprogrammet kan simulerade konstruktioner analyseras utifrån ett mögelindexperspektiv, se avsnitt 2.5.1 mögelindex. (WUFI, 2017) Programmet tar hänsyn till både påväxt och minskning av mögel över tid.
3.1 Klimatdata WUFI
Klimatdatan för Stockholmsområdet som används i simuleringarna är framtagna vid LTH, Lunds universitet. Datan har skapats av typvärden från perioden 1995- 2005 och tar inte hänsyn till några extrema väderperioder.
Diagram 3.1: Graferna visar klimatdata över Stockholm. Den röda grafen visar temperatur och den gröna den relativa fuktigheten (WUFI, LTH, klimatdata Stockholm)
4. Metod
Figur 4.1: Arbetsgångens process
4.1 Materialinsamling
Litteratursökningen påbörjades med insamling av fakta från olika textkällor, detta för att skapa en djupare inblick i ämnesområdet. Faktainsamlingen omfattade byggtekniska beskrivningar av 1960- talshus, fukt och ventilation i bostäder samt interna förbränningssystem. Diskussioner med verksamma inom fukt i byggnader på företagen Bengt Dahlgren AB och Anders Kumlin AB utfördes för att stärka antaganden. Urvalet av källorna baserades på relevans där rapporter, artiklar, böcker och internetsidor användes som faktakällor.
För att skapa en tidstypisk konstruktion av vindsutrymmet i ett 1960-talshus begärdes bygglovshandlingar ut från kommuner runt om i Sverige. Dessutom besöktes Stockholms
stadsbyggnadskontor där fler referensobjekt hämtades från deras databas. Ritningarna granskades och jämfördes, därefter sammanställdes en typkonstruktion av vindsbjälklaget och yttertaket. (Se 2.3.1 Klimatskal)
4.2 Simuleringsmetod
Med simuleringsprogrammet WUFI pro 6.2 utfördes flera beräkningar för att undersöka de
konsekvenser i vindsutrymmet som eventuellt uppkommer vid ett byte av uppvärmningssystem. För att utföra beräkningarna utformades två modeller av vindsutrymmet i WUFI. Modell 1 porträtterar ett vindsutrymme med en uppvärmd murstock, Modell 2 porträtterar en med kall murstock (se Figur 4.2 och 4.3) Modellerna skapades för att efterlikna konstruktionen i typhuset. I båda modellerna antogs;
• Inomhustemperatur: konstant 22oC
• Utomhusklimat: Stockholm, hämtad från WUFI databas baserad på LTH data mellan 1995- 2005
• Luftotäthet vindsbjälklag: 75 m3/m2h. I modellen antas all fukt nå råsponten därför placerades en fuktkälla vid råsponten. Då WUFI 6.2 räknar med att endast 1/15 av inomhusluften läcker upp genom byggnadsdelen multiplicerades det antagna värdet på 5m3/m2h med 15.
• Vindsutrymmet är uppbyggt genom att lägga in en luftspalt som är 0.1m där luftomsättningen ursprungligen är 7.5/h. Detta motsvarar ett vindsutrymme med genomsnittshöjden 0.75m med luftomsättningen 1/h
• Ingen lång- eller kortvågig strålning.
• Ingen regnvattenabsorption
• yttre ytas värmemotstånd: 0,0526 (m2K/W)
• Inre ytas värmemotstånd:0,125 (m2K/W)
• Inomhusklimatsmodell enligt EN ISO 13788
Figur 4.2: Modell 1, Vindsutrymmets uppbyggnad i fall 1
Figur 4.3: Modell 2, Vindsutrymmets uppbyggnad i fall 2-9,11-13
Därefter utfördes ett flertal beräkningsfall i simuleringsprogrammet WUFI pro 6.2 där fukttillskottet, trycket vid vindsbjälklaget och vindens luftomsättning modifierades gradvis. I fall 3,4 och 5 utfördes beräkningarna över fem år och i resterande fall över 10 år. Fall 10 utfördes med 400 mm mineralull i vindsbjälklaget istället för 160 mm för att studera eventuella konsekvenser vid tilläggsisolering av vindsbjälklaget.
• Fall 1: Ursprungsfall, ett 1960-talshus med intern förbränning. I simuleringarna porträtterades den varma murstocken med 40 mm mineralull, som placerades ovanför takkonstruktionen (se Figur 4.2).
• Fall 2: Mineralullen ovanför takkonstruktionen är borttagen från modellen. Inga ytterligare modifieringar utfördes. (se Figur 4.3)
• Fall 3: Luftomsättningen på vinden reducerades till 0.5/h genom att ange 3,75 omsättningar/h i luftspalten. Övrig indata förblev omodifierad från Fall 2
• Fall 4: Fukttillskottet ökades till 8 g/m3. Övrig indata förblev omodifierad från Fall 2
• Fall 5: Tryckhöjden ökades till 6 m. Övrig indata förblev omodifierad från Fall 2
• Fall 6: Luftomsättningen reducerades med 5 % genom att ange 7,125 omsättningar/h i luftspalten. Tryckhöjd och fukttillskott ökades med 5 % från Fall 2
• Fall 7: Luftomsättningen reducerades med 10 % genom att ange 6,75 omsättningar/h i luftspalten. Tryckhöjd och fukttillskott ökades med 10 % från Fall 2
• Fall 8: Luftomsättningen reducerades med 15 % genom att ange 6,375 omsättningar/h i luftspalten. Tryckhöjd och fukttillskott ökades med 15 % från Fall 2
• Fall 9: Luftomsättningen reducerades med 20 % genom att ange 6,0 omsättningar/h i luftspalten. Tryckhöjd och fukttillskott ökades med 20 % från Fall 2
• Fall 10: Samma begynnelsevillkor som i Fall 2, justering av isolering vindsbjälklag till 400 mm istället för 160 mm.
Eftersom fukttillskottet varierar linjärt med bostadens ventilation och hade störst påverkan utfördes ytterligare tre fall (Fall 11, 12 & 13) där endast fukttillskottet justerades.
• Fall 11: Utgår från modellen i Fall 2, Fukttillskottet anges till 1 g/m3
• Fall 12: Utgår från modellen i Fall 2, Fukttillskottet anges till 3 g/m3
• Fall 13: Utgår från modellen i Fall 2, Fukttillskottet anges till 6 g/m3
Därefter exporterades den simulerade datan av temperatur och RF från råsponten. Datan analyserades sedan med hjälp av WUFI Mould index. I WUFI Mould index valdes standardiserad indata för råsponten (splintved-mycket känsligt).
4.2.1 Indata WUFI
Tabell 4.1: Visar indatan i WUFI pro 6.2 som används vid simuleringar av vindsutrymmet
5. Resultat
För att tolka resultaten används mögelindex som redovisas i tabellen nedan. Observera att skalorna i diagrammen skiljer sig åt.
Index Beskrivning av mikrobiell påväxt 0 Ingen tillväxt
1 Någon tillväxt, kan endast upptäckas i mikroskop
2 Medel tillväxt, flera kolonier, kan endast upptäckas i mikroskop 3 Synlig tillväxt, <10 % av ytan kan upptäckas med ögat
4 Synlig tillväxt, <50 % av ytan synligt med ögat 5 Riklig tillväxt, >50 % av ytan synligt med ögat 6 Mycket tätt och riklig, 100 %
Tabell 5.1: Beskrivning av mögelindex (Viitanen, H & Ojanen T. 2016), Egen bearbetning
5.1 Fall 1 & 2:
Diagram 5.1: Grafen visar WUFI mögelindex, fall 1 (röd) och fall 2 (blå) över 10 år
Resultaten indikerar att risken för mikrobiell påväxt i Fall 1 inte existerar då mögel-index är 0. I Fall 2 är det maximala uppmätta mögel-index värdet 0.16 vilket indikerar en försumbar mängd mikrobiell påväxt.
5.2 Fall 3,4 & 5
Diagram 5.2: Grafen visar WUFI mögelindex, fall 3 (blå) och fall 4 (röd) och fall 5 (grön) över 5 år
Resultaten indikerar att samtliga konsekvenser som eventuellt uppkommer i ett 1960-talshus efter ett byte av uppvärmningssystem har en negativ inverkan på miljön i vindsutrymmet.
Beräkningarna tyder på att fukttillskottet ger upphov till högst mögel-index (5.6) efter 5 år, därefter kommer tryckskillnaden (5.0) den minst påverkande faktorn var den minskade luftomsättningen (3.3).
I samtliga fall förekommer kondens. Inom parentes skrivs fallens mögelindex.
5.3 Fall 6,7,8 & 9
Diagram 5.3: Grafen visar WUFI mögelindex, fall 6 (svart), fall 7 (blå), fall 8 (grön) och fall 9 (lila) över 10 år
Resultaten indikerar att förutsättningarna i fall 6 enligt mögelindex inte ger upphov till betydande mikrobiell påväxt (0.35) och ingen kondens. Förutsättningarna i fall 7,8 och 9 är tillräckligt ogynnsamma för att samtliga fall hamnar på mögel-index över 3.0 efter 10 år, vilket innebär mikrobiell påväxt som är synlig för ögat dessutom förekommer kondens i alla dessa tre fall.
5.4 Fall 10
Diagram 5.4: Grafen visar WUFI mögelindex, fall 10 över 10 år
Resultatet indikerar att förutsättningarna i fall 10 enligt mögelindex ger upphov till synlig mikrobiell påväxt (3.3) dock förekommer ingen kondens mot råsponten.
5.5 Fall 11,12 & 13
Diagram 5.5:Grafen visar WUFI mögelindex, fall 11 (blå), fall 12 (ljusblå) & fall 13 (grön) över 10 år Resultaten indikerar att om ventilationen i bostaden försämras så att fukttillskottet blir 6 g/m3 som i fall 13 skapas förutsättningar för kondens vid råsponten samt synlig och eventuellt riklig mikrobiell påväxt (4.7). I fall 11 & 12 förekommer försumbar mikrobiell påväxt.
5.6 Sammanfattning resultat
Tabell 5.6: Visar resultatet från simuleringar i WUFI pro 6.2
6. Analys
När det interna förbränningssystemet byts ut mot ett alternativt värmesystem som till exempel bergvärme försvinner den lokala värmekällan och murstocken som tidigare förde ut
förbränningssystemets rökgaser förlorar sin värmande funktion. En varm murstock bidrar till ett bättre flöde i frånluftskanalerna vilket i sin tur leder till ett effektivt självdragssystem speciellt under
vintertid, då temperaturskillnaden och den termiska drivkraften är som störst. Med bra ventilation i ett hus minskar fukttillskottet vilket är önskvärt för att minimera risken för fuktskador. Både värmen från murstocken och värmeläckaget från den nedre boendeytan och har stor inverkan på vindsklimatet, då värmen bidrar till ett torrare klimat.
En bidragande faktor till fuktbelastningen i en bostad är levnadsvanorna. En familj med flera
medlemmar har sannolikt hög fuktproduktion vilket också bidrar till ett större fukttillskott. Resultaten visade att fukttillskottet var den faktor som hade störst negativ inverkan för vindsklimatet.
Fukttillskottet varierar linjärt med ventilationen av bostadsutrymmet, därför är det viktigt att bevaka ventilationsgraden i bostaden efter ett byte av uppvärmningssystem. Indikatorer på undermålig ventilation är exempelvis att det förekommer kondens på insida fönster, att det dröjer mer än 15 minuter för imma att försvinna från badrumsspegeln efter dusch, eller att det tar lång tid för matos att ventileras bort från köket (Folkhälsomyndigheten, 2018).
Eftersom WUFI inte kan hantera skorstenar i sin simuleringsmodell har mineralull ovanpå råsponten använts i beräkningarna för att representera en varm murstock. En rimlighetsbedömning gjordes genom att jämföra vindsutrymmets mot utomhusklimatets temperatur under de kallaste och mest kritiska perioderna. Det antogs att temperaturen på vinden skulle vara cirka 10 oC varmare vintertid än utomhustemperaturen då huset har ett internt förbränningssystem. Genom laborationer med
simuleringsmodellen framkom det att 40 mm mineralull ovanpå råsponten genererade eftersträvat resultat. (Se Appendix III Resultat WUFI, vindstemperatur)
Det iakttogs att temperaturen i det simulerade vindsutrymmet inte är helt rättvisande med verkligheten under sommarperioderna, då temperaturen i praktiken kan komma att överskrida
utomhustemperaturens på grund av solinstrålning. I simuleringarna var målet att endast granska de interna parametrarna och ge en principiell redogörelse för de konsekvenser som kan uppkomma, därför förbises effekterna från solinstrålning och nattutstrålning i beräkningarna. Dessa faktorer har i praktiken en inverkan för klimatet på vinden. Solinstrålningen har oftast en positiv effekt då den höjer temperaturen och därmed bidrar till ett torrare klimat, vilket i sin tur får råsponten att torka,
nattutstrålningen har däremot en kylande effekt och skulle därför vara en missgynnande faktor. För att utföra beräkningar med solinstrålning och nattutstrålning behövs en annan modell tas fram.
Resultatet från simuleringarna visar att tilläggsisolering (Se Fall 10) av vindsbjälklaget kan innebära en försämring av fuktförhållandet i vindsutrymmet under vintertid. Detta beror på ett minskat
värmeläckage från bostadsutrymmet vilket resulterar i en lägre mättnadsånghalt samt en högre relativ fuktighet. Detta medför att risken för kondens och mögel ökar i vindsutrymmet.
Faktorerna som justerades i beräkningarna valdes för att de ansågs med stöd från teorin ha en tydlig koppling till att det interna förbränningssystemet byts ut. När det slutar att eldas i murstocken kan ventilationsgraden i bostadsutrymmet försämras, vilket leder till ett högre fukttillskott. Det blir även kallare på vinden vilket är speciellt missgynnande de kallaste perioderna på året, då luftens
mättnadsånghalt är låg. Om varm och fuktig luft stiger upp från bostadsutrymmet till den numera kalla vinden under denna kritiska period ökar risken för kondens och mögel. Den lägre temperaturen på vinden leder även till ökat tryck vid vindsbjälklaget samt lägre luftomsättning i vindsutrymmet. Det finns en osäkerhet kring storleken av konsekvenserna, därför genomfördes först beräkningar där varje faktor testades var för sig. Dessa beräkningar utfördes över fem år för att visa konsekvensernas trender. Därefter försämrades faktorerna gemensamt i intervall om 5 % över 10 år.
Klimatdatan för Stockholmsområdet som användes i simuleringarna är framtagna vid LTH, Lunds universitet. Datan har skapats av typvärden från perioden 1995- 2005 och tar inte hänsyn till några extrema väderperioder. Vid fuktberäkningar har klimatet en betydande effekt på resultatet, då även små variationer i klimatets parametrar kan vara avgörande huruvida en konstruktion drabbas av mikrobiell påväxt eller inte. Genom att utföra simuleringar under extrema väderförhållanden och med klimatdata från fler orter hade även denna aspekt varit möjlig att inkludera och på så sätt skapa en mer verklighetstrogen bild.
Materialen i simuleringarna valdes utifrån WUFIs materialdatabas och baserades på typhusets konstruktion. Det finns osäkerheter kring hur väl de valda materialen representerar de faktiska
materialen som användes i 1960-talshus. Största osäkerheten ligger i tätheten i den valda diffusionstäta pappen, i simuleringarna användes en polyetenfolie (sd=10 m). Då huset är byggt för nästan 50 år sedan befinner sig i dagsläget den diffusionstäta pappen i slutet av sin livslängd. När diffusionstät papp åldras kan de vittra sönder vilket ökar risken för fuktskador.
Beräkningarna genomfördes med konstant tryck vid vindsbjälklaget. I praktiken varierar trycket med utomhustemperaturen över året (Se diagram 2.5). Trycket är störst under årets kalla perioder då temperaturskillnaden mellan bostads- och vindsutrymmet är stor, vilket skulle ha en missgynnande effekt för vindsutrymmets klimat. Luftomsättningen på vinden är i beräkningarna konstant, i praktiken varierar även detta under året med temperaturskillnaderna. Vid större temperaturskillnader ökar luftomsättningen. Det ursprungliga fukttillskottet i Fall 1 och 2 valdes enligt EN ISO 13788 standardvärde för bostäder med normal användning (Fuktighetsklass 2). Enligt EN ISO 13788 är fukttillskottet högst när utomhustemperaturen är under 0 oC och minskar linjärt från 0-20 oC (Se Appendix V Indata WUFI). I simuleringarna förbises vindbelastning på byggnaden. I praktiken kan vindtrycket mot byggnaden bidra till en mer varierad luftomsättning och således ett mer varierande fukttillskott.
6.1 Rekommendationer
Resultatet från simuleringarna visar att risken för fuktskador på vinden är som störst under årets kalla perioder. För att minska risken kan en möjlig åtgärd vara att isolera ovanpå råsponten. Detta bör dock utvärderas med hänsyn till solinstrålning och nattutstrålning då det kan förändra ångtransporten i yttertaket. Isoleringen ovanpå råsponten bör utföras med ett fuktbeständigt material för att klara av fuktbelastningen. Om möjligheten finns är det bra att fortsätta elda i murstocken då detta bidrar med värme till vinden. Dessutom kan man undvika andra icke fuktrelaterade skador som till exempel frostsprängning om man fortsätter att elda i murstocken. Vid ett byte av uppvärmningssystem förlorar pannrummet sin huvudsakliga värmekälla, därför kan det vara lämpligt att efter ett byte utöka
pannrummet med en eller flera radiatorer.
Som tidigare nämnt är det viktigt att vindsbjälklaget är lufttätt för att förhindra konvektionsskador. Ett sätt att se över lufttätheten är med värmekamera (Se Appendix VII Bild otätheter vindsbjälklag). En vanligt förekommande plats för otätheter är vid genomföringar eller vindsluckan. En relativt enkel åtgärd för att minska luftflödet genom vindsbjälklaget är att byta eller täta vindsluckan. I 1960-talshus är den ursprungliga diffusionstäta pappen inne på slutet av sin livslängd, vilket kan innebära att den har börjat vittra. Det kan däremot vara svårt att åtgärda, då det lufttäta skiktet i vindsbjälklaget är sammanfogat med det i väggarna. I vissa 1960-talshus kan frånluften från WC ledas rakt upp i vindsutrymmet, om så är fallet bör detta åtgärdas så snabbt som möjligt eftersom detta ökar risken för mögel i vindsutrymmet. Vid bristfällig ventilation kan även ett alternativ vara att regelbundet rengöra byggnadens frånluftsventiler.
Efter byte av uppvärmningssystem från intern förbränning är det viktigt att bibehålla god ventilation.
Se till att eventuella mekaniska fläktar som är påkopplade i frånluftskanalerna, till exempel köksfläkten, inte begränsar självdraget. Eftersom självdraget dessutom är beroende av otätheter i klimatskalet bör man undvika att försegla dessa vid exempelvis ett fönsterbyte. Indikatorerna för undermålig ventilation kan vara; kondens på insida fönster, det dröjer mer än 15 minuter för imma att försvinna från badrumsspegeln efter dusch eller att det tar lång tid för matos att försvinna från köket.
Det kan ta flera år för problemen att bli märkbara på vinden efter ett byte av uppvärmningssystem.
Genom att mäta den relativa fuktigheten på vinden kan eventuella skador undvikas i ett tidigt skede och konsekvenserna kan begränsas. Om den relativa fuktigheten är hög kan ett alternativ vara att installera en sorptionsavfuktare.
7. Slutsats
Studien torde vara av allmänt intresse då en stor andel av Sveriges bostäder ursprungligen byggdes med internt förbränningssystem och självdrag. Målet med studien var att visa de principiella
konsekvenser som uppkommer vid byte av uppvärmningssystem. Utförda simuleringar konstaterar att det kan förekomma risk för mikrobiell påväxt i vindsutrymmet då det interna förbränningssystemet byts ut. För att undvika sådana skador är det viktigt att bibehålla en god ventilation i bostadsutrymmet då det är direkt korrelerat till byggnadens fukttillskott. Dessutom bör det säkerställas att
vindsbjälklaget är lufttätt och att skorstenen om möjligt eldas regelbundet. Från resultaten går det även att dra slutsatsen att värmeläckaget från bostadsutrymmet samt värmen murstocken har en positiv inverkan för att förhindra tillväxten av mögel på vinden. Indatan i simuleringarna är baserade på teori och antaganden samt utförda på endast en beräkningsmodell. Därför bör kompletterande studier med praktisk mätdata och ytterligare beräkningar utföras. Studien ger en principiell redogörelse av konsekvenserna som kan uppkomma i alla typer av hus med självdrag och där det interna förbränningssystemet byts ut.
För att begränsa risken för eventuella fuktskador som kan uppkomma efter ett byte från internt förbränningssystem ges följande rekommendationer;
• Ha uppsyn över klimatet på vinden
• Försäkra att ventilationen i bostaden förblir i god funktion
• Byt eller täta vindsluckan
• Isolera ovanpå råsponten
• Installera sorptionsavfuktare på vinden
• Om möjligt, fortsätt att elda i murstocken
8. Förslag på fortsatta studier
• Studera radonhalten i självdragshus efter ett byte från internt uppvärmningssystem
• Utföra studier på de konsekvenser som uppkommer i samband med byte från internt förbränningssystem med praktisk mätdata
• Studera förändringarna i fram- och returtemperaturen i radiatorerna från cirkulationspumpen efter ett byte från internt förbränningssystem skett. Samt studera dess inverkan på den upplevda termiska komforten.
