Sellukuiturakenteiden lämmön- ja aineensiirtotekninen toiminta

Translated title of the contribution: Heat and mass transfer in cellulose fibre insulation structures

Mikael Salonvaara, Erkki Kokko

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

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.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages55
ISBN (Electronic)951-38-5651-8
ISBN (Print)951-38-5650-X
Publication statusPublished - 1999
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
PublisherVTT
No.1946
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

Fingerprint

cellulosic fibers
insulating materials
mass transfer
heat transfer

Keywords

  • cellulose fibre insulation
  • structures
  • heat transfer
  • mass transfer
  • building envelope
  • construction materials
  • indoor air
  • moisture
  • water vapour
  • carbon dioxide

Cite this

Salonvaara, M., & Kokko, E. (1999). Sellukuiturakenteiden lämmön- ja aineensiirtotekninen toiminta. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1946
Salonvaara, Mikael ; Kokko, Erkki. / Sellukuiturakenteiden lämmön- ja aineensiirtotekninen toiminta. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1999. 55 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1946).
@book{2869e559fe53409d932a07419a837653,
title = "Sellukuiturakenteiden l{\"a}mm{\"o}n- ja aineensiirtotekninen toiminta",
abstract = "Tutkimuksen tavoitteena oli selvitt{\"a}{\"a} sellukuitueristettyjen rakenteiden l{\"a}mp{\"o}- ja kosteustekniset toimintaperiaatteet sek{\"a} tarkastella alustavasti rakenteiden ja sis{\"a}ilman vuorovaikutuksia sek{\"a} vesih{\"o}yry- ett{\"a} hiilidioksidipitoisuuden kannalta. Muuttuvissa s{\"a}{\"a}tilanteissa rakenteiden hygroskooppiset materiaalit sitovat tai luovuttavat vesih{\"o}yry{\"a} riippuen s{\"a}{\"a}muutoksen suunnasta. Lauhtuva vesih{\"o}yry luovuttaa ja h{\"o}yrystyv{\"a} kosteus sitoo faasimuutosenergiaa, joka siirtyy h{\"o}yryn mukana rakenteessa paikasta toiseen tai tulee ulkopuolelta rakenteeseen tai poistuu sielt{\"a} ulkopuolelle. Kosteus ja sen liikkeet vaikuttavat rakenteen l{\"a}mp{\"o}tilakent{\"a}n ja pintojen l{\"a}pi kulkevan l{\"a}mp{\"o}virran tiheyden hetkellisiin arvoihin, mutta eiv{\"a}t juurikaan pitk{\"a}aikaisiin keskiarvoihin verrattuna vastaavaan ei-hygroskooppiseen rakenteeseen. Auringon s{\"a}teilyn aiheuttama rakenteen l{\"a}mp{\"o}tilan nousu hidastuu hygroskooppisen kosteuden h{\"o}yrystymisen vaikutuksesta, jos h{\"o}yry poistuu rakenteesta. Jos h{\"o}yry siirtyy ja lauhtuu muualle rakenteessa, l{\"a}mpenee rakenne lauhtumiskohdassa. Mik{\"a}li sellukuitueristetyss{\"a} puurunkoisessa vaipparakenteessa on vesih{\"o}yry{\"a} diffuusiolla hyvin l{\"a}p{\"a}isev{\"a}t pinnat, poistuu huoneilman vesih{\"o}yry{\"a} rakenteisiin ja niiden l{\"a}pi. L{\"a}mmityskaudella - erityisesti keskitalvella seurauksena on puurungon kylm{\"a}n osan kosteuspitoisuuden nousu tasolle 20-23 {\%} kuivapainosta, mik{\"a}li huoneilman kosteus on alimmillaan 20-25 {\%} R.H. Koerakenteista kosteus kuitenkin kuivui kev{\"a}{\"a}ll{\"a} nopeasti. Tiiviin h{\"o}yrynsulun kanssa puurungon kylm{\"a}n osan kosteuspitoisuus oli enimmill{\"a}{\"a}n 16 {\%} kuivapainosta, vaikka sis{\"a}ilman suhteellinen kosteus oli kokeessa jatkuvasti hyvin korkea (n. 80 {\%} R.H.). H{\"o}yrynsuluttoman rakenteen tyydytt{\"a}v{\"a} toiminta edellytt{\"a}{\"a} rakenteen hyv{\"a}{\"a} kuivumiskyky{\"a} ulosp{\"a}in sek{\"a} huoneilman kosteustason pysymist{\"a} l{\"a}mmityskaudella kohtuullisena. H{\"o}yrynsuluttomuus kuivattaa sis{\"a}ilmaa l{\"a}mmityskaudella verrattuna h{\"o}yrynsululliseen vaippaan ilmanvaihdon ollessa sama. Toisaalta h{\"o}yrynsuluton hygroskooppisia materiaaleja sis{\"a}lt{\"a}v{\"a} rakenne tasaa huoneilman kosteuden vaihtelua muuttuvissa kuormitustilanteissa. Ilmi{\"o} on hy{\"o}dyllinen hellekausina, jolloin ilman kosteus on luonnostaan korkealla tasolla. H{\"o}yrynsuluton rakenne l{\"a}p{\"a}isee vesih{\"o}yryn ohella diffuusiolla my{\"o}s muita kaasuja. Muuttuvissa kuormitustilanteissa makuuhuoneen ilman hiilidioksidipitoisuuden huippuarvo voi j{\"a}{\"a}d{\"a} 25 {\%} pienemm{\"a}ksi kuin h{\"o}yrynsulullisessa vaihtoehdossa ilmanvaihtom{\"a}{\"a}r{\"a}n ollessa 0,5 1/h.",
keywords = "cellulose fibre insulation, structures, heat transfer, mass transfer, building envelope, construction materials, indoor air, moisture, water vapour, carbon dioxide",
author = "Mikael Salonvaara and Erkki Kokko",
note = "Project code: R9SU00261",
year = "1999",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-5650-X",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1946",
address = "Finland",

}

Salonvaara, M & Kokko, E 1999, Sellukuiturakenteiden lämmön- ja aineensiirtotekninen toiminta. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 1946, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Sellukuiturakenteiden lämmön- ja aineensiirtotekninen toiminta. / Salonvaara, Mikael; Kokko, Erkki.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1999. 55 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1946).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Sellukuiturakenteiden lämmön- ja aineensiirtotekninen toiminta

AU - Salonvaara, Mikael

AU - Kokko, Erkki

N1 - Project code: R9SU00261

PY - 1999

Y1 - 1999

N2 - 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.

AB - 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.

KW - cellulose fibre insulation

KW - structures

KW - heat transfer

KW - mass transfer

KW - building envelope

KW - construction materials

KW - indoor air

KW - moisture

KW - water vapour

KW - carbon dioxide

M3 - Report

SN - 951-38-5650-X

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Sellukuiturakenteiden lämmön- ja aineensiirtotekninen toiminta

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Salonvaara M, Kokko E. Sellukuiturakenteiden lämmön- ja aineensiirtotekninen toiminta. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1999. 55 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1946).