Asuinrakennusten ilmanpitävyys, sisäilmasto ja energiatalous

J. Vinha, M. Korpi, T. Kalamees, J. Jokisalo, L. Eskola, J. Palonen, J. Kurnitski, H. Aho, Mikko Salminen, Kati Salminen, M. Keto

    Tutkimustuotos: Tutkimusraportti

    965 Lataukset (Pure)

    Abstrakti

    50 kivirakenteisen pientalon, 20 hirsitalon ja 56 kerrostaloasunnon sisäilman olosuhteita, ilmanpitävyyttä ja ilmanvaihdon toimivuutta on tutkittu kenttämittauksin vuosina 2005–2008 Tampereen teknillisen yliopiston Rakennustekniikan laitoksen/ Rakennetekniikan ja Teknillisen korkeakoulun Energiatekniikan laitoksen/ LVI-tekniikan yhteistyöhankkeessa. Mittausten lisäksi tutkimuksessa on mm. mallinnettu vuotoilmanvaihtuvuutta ja tehty läpivientien ilmanpitävyyden laboratoriokokeita. Kivitalojen ilmavuotoluku n50 (2,3 1/h) oli keskimäärin parempi kuin hirsitalojen (6,0 1/h) ja aiemmassa tutkimuksessa mitattujen puutalojen (3,9 1/h). Keskimääräisen kerrostaloasunnon ilmavuotoluku oli 1,6 1/h ja keskimäärin pienimpiä tuloksia ilmavuotoluvulle saatiin betonirakenteisissa kerrostaloissa, joissa välipohja oli paikalla valettu (0,7 1/h). Talotyyppien sisällä oli hajontaa ja hyvään ilmanpitävyyteen päästiin kaikissa talotyypeissä. Ilmanpitävyysmittausten perusteella puurakenteisen yläpohjan käyttö kivirakenteisen yläpohjan tilalla lisäsi kivirakenteisen pientalon keskimääräistä ilmavuotolukua. Maanvastaisen betonilaatan ja ryömintätilaisen alapohjan välillä ei havaittu ilmanpitävyyden kannalta tilastollisesti merkitsevää eroa. Useampikerroksiset kivi- ja hirsirunkoiset talot olivat keskimäärin tiiviimpiä kuin vastaavat yksikerroksiset talot, kun vertailussa käytettiin n50- lukuja. Aikaisemmin mitatuissa puurunkoisissa pientaloissa tilanne oli tältä osin päinvastainen. Puurunkoisissa pientaloissa välipohjan liitokset ulkoseiniin heikentävät rakennuksen ilmanpitävyyttä merkittävästi. Kivi- ja hirsirunkoisissa pientaloissa n50-lukujen pieneneminen johtui lähinnä sisätilavuuden kasvusta, koska erot q50-lukujen eli ilmanläpäisylukujen osalta olivat melko pieniä. Lämpökameralla tehdyt tutkimukset paljastivat ilmavuotoja esiintyvän pientaloissa etenkin ulkoseinän ja yläpohjan liitoksissa, ovien ja ikkunoiden liitoksissa sekä ovissa ja ikkunoissa itsessään, ulkoseinän ja välipohjan liitoksissa sekä ilmansulun läpivienneissä. Kerrostaloasunnoissa eniten ilmavuotoja esiintyi ovissa ja ikkunoissa ja niiden liitoskohdissa. Rakennusten kylmäsiltoja ei esiintynyt suuresti. Eniten kylmäsiltoja oli ikkunoissa ja ovissa ja niiden liitoksissa. Pientalojen ilmanvaihtokerrointen keskiarvo oli 0,38 1/h ja makuuhuoneiden tuloilmavirrat keskimäärin 6,7 l/s. Etenkään tuloilmavirrat eivät yltäneet suositeltuihin lukemiin. Kerrostaloasuntojen ilmanvaihtokertoimet ja makuuhuoneen tuloilmavirrat olivat keskimäärin suurempia kuin pientaloissa. Suurin keskimääräinen ilmanvaihtokerroin (0,63 1/h) oli kerrostaloasunnoissa, joissa oli keskitetty koneellinen tulopoistoilmanvaihtojärjestelmä. Näissä asunnoissa makuuhuoneen tuloilmavirrat olivat keskimäärin 10,2 l/s. Huoneistokohtaisen ilmanvaihtojärjestelmän asunnoissa tuloilmavirrat olivat keskimäärin 12,1 l/s. Ilmanvaihdon äänitasot olivat vertailuarvoihin nähden alhaiset, keskimäärin n. 23 dB(A). Eri seinärakennetyyppien vaikutus keskimääräiseen sisälämpötilaan on erittäin pieni. Massiivirakenteisten ja kevytrakenteisten talojen välillä ei myöskään havaittu eroja. Tutkituissa massiivirunkoisissa pientaloissa oli kesällä viileämpää kuin aiemmin tutkituissa puutaloissa, koska ulkolämpötila oli viileämpi. Kerrostaloasunnoissa sisälämpötila oli merkitsevästi korkeampi kuin pientaloissa. Massiivirunkoisissa pientaloissa oli vuorokauden lämpötilavaihtelu kesällä isoin hirsitaloissa. Talvella sisälämpötilan vaihtelu oli merkittävästi suurempaa kohteissa, joissa oli sähköinen lattialämmitys kuin vesikeskuslämmitteisen lattialämmön kohteissa. Lämpötilan vaihtelulla oli kohteissa suurempi vaikutus suhteellisen kosteuden tasoon kuin ulkoseinärakenteilla. Sisustuksella ja ikkunatuuletuksella on myös todennäköisesti vaikutusta sisäilman olosuhteisiin. Yleisimmiksi sisäilmasto-ongelmiksi koettiin pölyiset pinnat, riittämätön ilmanvaihto kesällä ja ilmanvaihtomelu. Sisäilmasto-ongelmien esiintyvyys massiivirakenteisissa pientaloissa oli hieman alhaisempi kuin aiemmassa puurunkoisten pientalojen tutkimuksessa. Mittaustulosten perusteella kosteuslisän mitoitusarvon tulisi olla talviolosuhteissa ( ≤ 5 oC) pientaloissa 5,0 g/m3 (kosteusluokka 1) ja kerrostaloissa 4,0 g/m3 (kosteusluokka 2). Ulkolämpötilan noustessa kosteuslisän arvo laskee siten, että ≥ 15 oC kosteuslisän suositeltava mitoitusarvo on 2,0 g/m3 pientaloille ja 1,5 g/m3 kerrostaloille. Kosteusluokan 1 mitoitusarvot sopivat asunnoille, joissa on keskimääräistä suurempi asumistiheys (~ 30 m2/asukas), tyydyttävä ilmanvaihto (ilmanvaihtokerroin ≥ 0,3 1/h) ja/ tai huoneistossa käytetään lisäkostutusta talvella siten, että suhteellinen kosteus on vähintään 25 % RH. Kosteusluokan 2 mitoitusarvot sopivat asunnoille, joissa on keskimääräinen tai sitä pienempi asumistiheys (~ 45 m2/asukas), hyvä ilmanvaihto (ilmanvaihtokerroin ≥ 0,4 1/h) eikä huoneistossa käytetä lisäkostutusta. Keskimääräinen kosteuden tuotto oli pientaloissa 8,5 kg/päivä ja kerrostaloasunnoissa 3,0 kg/päivä. Mitattu kosteustuotto poikkesi merkittävästi asukaskyselyiden perusteella lasketusta kosteustuotosta. Vaipan yli syntyvien paine-erojen hallitseminen ilmanvaihdolla onnistuu vain hyvin ilmanpitävässä talossa (n50 <0,4 1/h). Ilmanpitävyydeltään hyvän talon ilmanvaihto tulee tasapainottaa erittäin huolellisesti, jotta vältytään haitallisen suurilta paine-eroilta. Mitoituksessa käytettävä paine-ero tulee olla vähintään ±10 Pa luokkaa. Keskimääräinen sähkön kulutus oli kyselyn perusteella kaukolämmöllä lämmitetyissä pientaloissa 65,7 kWh/m², pääasiallisesti maalämpöpumpulla lämmitetyissä pientaloissa 86,3 kWh/m², suoran sähkölämmityksen pientaloissa 159,5 kWh/m², varaavan sähkölämmityksen pientaloissa 157,0 kWh/m² ja öljyllä lämmitetyissä pientaloissa 41,7 kWh/m². Sähkön kulutus sisältää kaiken sähkön mittarilukeman perusteella. Kaukolämpö- ja öljylämmitystaloja lukuun ottamatta sähkön kulutus sisältää myös lämmityksen ja lämpimän käyttöveden valmistuksen. Pientalojen energiankulutus sisäpinta-alaa ja tilavuutta kohti vaihteli suuresti eri koekohteissa. Todennäköisimpänä selityksenä tähän ovat asukkaiden erilaiset kulutustottumukset. Simulointitutkimuksen perusteella rakennuksen vuotoilmanvaihtokerroin kasvaa lähes lineaarisesti ilmavuotoluvun n50 kasvaessa. Tuloksista johdettiin yksinkertaistettu laskentamalli, jota voidaan käyttää koneellisella tulo-poistoilmanvaihtojärjestelmällä varustetun pientalon keskimääräisen vuotoilmanvaihtokertoimen karkeaan arviointiin Suomessa. Vuotoilmanvaihtokertoimen laskentakaava energialaskentaa varten tyypilliselle ilmastovyöhykkeillä (I–III) suojaisissa tuulioloissa tasapainoisella ilmanvaihtojärjestelmällä varustetulle 1-kerroksiselle pientalolle on n50/39 ja 2-kerroksiselle pientalolle n50/24. Vastaavasti kerrostalon vuotoilmanvaihtokerroin energialaskentaa varten on n50/17. Keskimäärin 2-kerroksisen pientalon lämmitysenergiankulutus kasvaa 7 % ja kokonaiskulutus 4 %, kun ilmavuotoluku n50 kasvaa yhden yksikön verran. Putkiläpivientien eri tiivistystapojen ilmanpitävyyttä puurankarakenteessa testattiin laboratoriokokein. Kaikilla tiivistystavoilla ja tutkituilla ilmansulkukalvoilla oli mahdollista saada aikaan hyvin ilmanpitäviä läpivientejä. Ainoastaan teippaamalla tiivistetystä usean putken läpiviennistä ei saatu tulosta läpimenevälle ilmantilavuusvirralle, koska ilmavuoto oli niin suuri. Yksittäisillä putkiläpivienneillä läpivientilaipat toimivat hyvin. Useamman putken läpivienneissä tiivistystyö on melko helposti toteutettavissa polyuretaanikauluksilla ja vaahdottamalla. Valitusta tiivistysmenetelmästä riippumatta työn huolellisuudella on merkittävä vaikutus lopulliseen ilmanpitävyyteen.
    Julkaisun otsikon käännösAsuinrakennusten ilmanpitävyys, sisäilmasto ja energiatalous
    AlkuperäiskieliSuomi
    JulkaisupaikkaTampere
    Sivumäärä167
    TilaJulkaistu - 2010
    OKM-julkaisutyyppiD4 Julkaistu kehittämis- tai tutkimusraportti taikka -selvitys

    Julkaisusarja

    NimiTampereen teknillinen yliopisto. Rakennustekniikan laitos. Rakennetekniikka. Tutkimusraportti
    Vuosikerta140
    ISSN (painettu)1797-9161

    Julkaisufoorumi-taso

    • Ei tasoa

    Siteeraa tätä