Ilmavirtausten vaikutus rakenteiden lämpö- ja kosteustekniseen toimintaan

Tuomo Ojanen, Reijo Kohonen

    Research output: Book/ReportReport

    Abstract

    Konvektiolla on olennainen vaikutus keveiden seinärakenteiden lämpö- ja kosteustekniseen toimintaan. Jo pelkkä luonnollinen konvektio aiheuttaa selvästi 1-ulotteisesta tapauksesta poikkeavan lämpötilajakauman rakenteeseen. Rakenteiden hydrotermisen toiminnan tutkiminen kokeellisesti on hidasta ja työlästä, ja eri tekijöiden vaikutukset on usein vaikea erottaa toisistaan. Tässä tutkimuksessa on käytetty numeerista simulointia rakenteiden toiminnan analysoinnissa. Laskentamallina sovellettiin yhdistetyn konvention ja lämmönjohtumisen sekä diffuusion 2-dimensioiseen tarkasteluun soveltuvaa ohjelmaa TCCC2D. Laskentamallin verifioinnissa todettiin todellisten rakenteiden konvention olevan yleensä voimakkaampaa kuin laskennassa ideaalisina kuvattujen rakennetapausten. On ilmeistä, että rakenteen toteutuksen taso ja sen poikkeamat ideaaliseen rakenteeseen verrattuna ovat merkittävimpiä rakenteen lämpö- ja kosteustekniseen toimintaan vaikuttavia tekijöitä. Lämpöteknisessä tarkastelussa tutkittiin luonnollisen konvention vaikutuksia ilmavirtaukselta suljetun ja puoliavoimen rakenteen toimintaan sekä konventiokatkojen vaikutusta. Pakotetun konvention tarkasteluissa todettiin mm. nurkka-alueen runkorakenteiden voivan merkittävästi pienentää konvention aiheuttamia lämpöhäviöitä. Korvausilman otto sisätilaan seinämän läpi suolautumalla merkitsee huomattavaa lämmön talteenottoa johtumislämpöhäviöistä. Lämpötilaerolla 40 °C, kun korvausilma tuodaan 2,2 m korkean seinän kautta sisälle, on laskennallinen lämmön talteenoton hyötysuhde ilman tilavuusvirralla 1 dm3/sm noin 75 %. Seinän lämpötilatason laskiessa johtumishäviöt kasvavat, mutta ilmanvaihdon aiheuttama lämmöntarve pienenee siten, että seinämälle lasketut kokonaislämpöhäviöt huonetilasta ympäristöön pienenevät jopa 12 %. Suurin suhteellinen lämmön talteenottoefekti saavutetaan tietyllä rakenteesta rinppuvalla ilman tilavuusvirralla. Kosteusteknisissä tarkasteluissa analysoitiin kosteuden jakautumista rakenteessa eri konvektiotilanteissa. Laskennallisesti todettiin rakenteen sisään jäävän höyrynsulun aiheuttavan kosteusriskin ja läpivirtaustapauksissa havaittiin ilmavirtauksen sisätilasta rakenteeseen aiheuttavan huomattavia kosteuden nettokertymiä rakenteeseen. Tulosten perusteella voitiin todeta eri konventiotapausten vaikutukset kosteuskentän kehittymiseen. Kosteusteknisen toimivuuden edellyttämien ohjearvojen esittäminen rakenteen materiaaleille, kerrospaksuuksille ja virtauskentille edellyttää kuitenkin tarkkaa rakennekohtaista analysointia.
    Original languageFinnish
    Place of PublicationEspoo
    PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
    Number of pages110
    ISBN (Print)951-38-3362-3
    Publication statusPublished - 1989
    MoE publication typeD4 Published development or research report or study

    Publication series

    SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
    Number590
    ISSN0358-5077

    Keywords

    • building construction
    • structures
    • structural analysis
    • air flow
    • heat transfer
    • moisture content
    • heat loss
    • temperature
    • convection

    Cite this

    Ojanen, T., & Kohonen, R. (1989). Ilmavirtausten vaikutus rakenteiden lämpö- ja kosteustekniseen toimintaan. VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 590