Sellukuiturakenteiden lämmön- ja aineensiirtotekninen toiminta

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää sellukuitueristettyjen rakenteiden lämpö- ja kosteustekniset toimintaperiaatteet sekä tarkastella alustavasti rakenteiden ja sisäilman vuorovaikutuksia sekä vesihöyry- että hiilidioksidipitoisuuden kannalta. Muuttuvissa säätilanteissa rakenteiden hygroskooppiset materiaalit sitovat tai luovuttavat vesihöyryä riippuen säämuutoksen suunnasta. Lauhtuva vesihöyry luovuttaa ja höyrystyvä kosteus sitoo faasimuutosenergiaa, joka siirtyy höyryn mukana rakenteessa paikasta toiseen tai tulee ulkopuolelta rakenteeseen tai poistuu sieltä ulkopuolelle. Kosteus ja sen liikkeet vaikuttavat rakenteen lämpötilakentän ja pintojen läpi kulkevan lämpövirran tiheyden hetkellisiin arvoihin, mutta eivät juurikaan pitkäaikaisiin keskiarvoihin verrattuna vastaavaan ei-hygroskooppiseen rakenteeseen. Auringon säteilyn aiheuttama rakenteen lämpötilan nousu hidastuu hygroskooppisen kosteuden höyrystymisen vaikutuksesta, jos höyry poistuu rakenteesta. Jos höyry siirtyy ja lauhtuu muualle rakenteessa, lämpenee rakenne lauhtumiskohdassa. Mikäli sellukuitueristetyssä puurunkoisessa vaipparakenteessa on vesihöyryä diffuusiolla hyvin läpäisevät pinnat, poistuu huoneilman vesihöyryä rakenteisiin ja niiden läpi. Lämmityskaudella - erityisesti keskitalvella seurauksena on puurungon kylmän osan kosteuspitoisuuden nousu tasolle 20-23 % kuivapainosta, mikäli huoneilman kosteus on alimmillaan 20-25 % R.H. Koerakenteista kosteus kuitenkin kuivui keväällä nopeasti. Tiiviin höyrynsulun kanssa puurungon kylmän osan kosteuspitoisuus oli enimmillään 16 % kuivapainosta, vaikka sisäilman suhteellinen kosteus oli kokeessa jatkuvasti hyvin korkea (n. 80 % R.H.). Höyrynsuluttoman rakenteen tyydyttävä toiminta edellyttää rakenteen hyvää kuivumiskykyä ulospäin sekä huoneilman kosteustason pysymistä lämmityskaudella kohtuullisena. Höyrynsuluttomuus kuivattaa sisäilmaa lämmityskaudella verrattuna höyrynsululliseen vaippaan ilmanvaihdon ollessa sama. Toisaalta höyrynsuluton hygroskooppisia materiaaleja sisältävä rakenne tasaa huoneilman kosteuden vaihtelua muuttuvissa kuormitustilanteissa. Ilmiö on hyödyllinen hellekausina, jolloin ilman kosteus on luonnostaan korkealla tasolla. Höyrynsuluton rakenne läpäisee vesihöyryn ohella diffuusiolla myös muita kaasuja. Muuttuvissa kuormitustilanteissa makuuhuoneen ilman hiilidioksidipitoisuuden huippuarvo voi jäädä 25 % pienemmäksi kuin höyrynsulullisessa vaihtoehdossa ilmanvaihtomäärän ollessa 0,5 1/h.