Riskacceptans relaterad till mögelpåväxt i klimatskärmen Hur säkert bör fuktsäkert vara?

Transkript

1 Riskacceptans relaterad till mögelpåväxt i klimatskärmen Hur säkert bör fuktsäkert vara? Sven Thelandersson Div. of Structural Engineering Lund University

2 Disposition Principer för fuktsäker projektering Modell for bedömning av risk för mögelpåväxt Osäkerheter relaterade till klimatexponenring Osäkerheter kring resistens mot påväxt Kalibrering mot existerande erfarenheter Slutsatser

3 Projekteringsprincip material i klimatskärmen Indata med stor variabilitet Uteklimatdata Global/lokal Inneklimat Materialdata Övrig indata Byggnadsfysikaliskt analysverktyg, t.ex. WUFI Antaganden om ventilationsförhållanden Lufttäthetsförhållanden = relativ fuktighet Exponering av materialyta [ (t),t(t)] Modifiera utformningen Materialets resistens Mögelpåväxt? JA NEJ OK

4 Bedömningsskala för påväxt, SP, Sweden, Mikroskop, 40 x förstoring Gränstillstånd? WOODBUILD Källa: Johansson P. (2012)

5 Kritiskt tillstånd för påväxt Sedlbauer (2001) presenterade: Ett generellt isopletsystem för sporgroning, två kategorier av substrat : I. ( biosubstrat ) II. (substrat med porös struktur). Kritiskt tillstånd för påväxt beror på RF, T och exponeringstid för ett givet substrat Att bedöma risk för påväxt enbart via kritiskt värde på RF är helt fel!!! 5 Structural Engineering Lund University

6 D D LTHs DR-modell (dos-respons) för påväxt Definiera dos som ( ) D ( T ) T där och T är 12 timmars medelvärden av relativ fuktighet respektive temperatur D har dimensionen tid Gränstillståndet uppnås när D=D crit, som definieras som tid till tillväxt vid ett valt referensklimat ( ref,t ref ) Kritisk dos D crit beror av ytstruktur och substrat (material) och kan bestämmas genom laboratorieförsök Exempel: D crit = 39 dagar vid ref = 90% och T=20 C för nyhyvlad gran (försök utförda inom WoodBuild vid SP) Modellen omvandlar dynamisk klimatpåverkan till ett index som beskriver mögelrisken

7 Dose D,days D ( ) beskriver hastigheten i processen beroende på Har utvärderats från laboratorieförsök inom WoodBuild Retardation (D ( )<0) antas för torra förhållanden 3 2,5 2 1,5 1 0,5 ref Tolkning, ex. 0,5 dagar med =95 %, T=20 C motsvarar 1,15 dagar vid referensklimat 0-0, Relative humidity %, 12 hour average Mögelsporerna tycker inte om när det är torrt utan antas gå tillbaka i utvecklingen

8 Analogt beskriver D T (T) inverkan av temperatur Utvärderades från laboratorieförsök för 0<T<30 C 2,5 2 T ref Dose D T 1,5 1 0, Temperature C

9 Utfallet av modellen kan redovisas i form av isopleter. Exempel: D crit = 39 dagar vid ref = 90% och T=20 C för nyhyvlad gran

10 Verifiering av modell mot tester. Tidskonstant klimat RH= 90 %, T= 22 eller10 C Test T = 22 C Model Limit state Model Model T=10 C Test

11 relativ fuktighet % Cyklisk relativ fuktighet %, T= 22 C timmar tid timmar

12 Frekvens Dimensioneringsvillkor: D Dcrit Gränsfunktion: Z D crit D Z > 0 Z < 0 OK Inte OK D D crit d,d crit

13 FRÅGA: Vilken sannolikhet för överskridande av gränstillstånd kan accepteras? p f P( Z 0) P( D D crit 0) = säkerhetsindex Sannolikhet för överskridande p f

14 Var finns osäkerheterna och hur stora är de? Klimatdos D Klimatvariationer mellan olika år och platser Ventilation t.ex. i spalter Materialegenskaper som styr värme och fukttransport Osäkerhet i beräkningsmodell Kan vi uppskatta den statistiska variationen för D?

15 Example: mould growth risk for wood sheltered outdoors (spruce) Calculations made for 8 sites in Sweden 47 years of data from SMHI (T, RH) 100 Kiruna - RH and temperature for one year Visby - RH and temperature for one year

16 F(x) Results: Variation between years 1 CDFs for annual maxima of D rel Onset of mould 47 years Annual max of D rel Kiruna Luleå Bromma Karlstad Visby Umeå Frösön Säve Relative dose D rel D rel =D/D crit

17 Kritisk dos D crit osäkerheter Biologiska processer har oftast stor variabilitet Subjektivt mått på mögelindex osäkerheter i testdata Respons beror på ytstruktur och näringstillgång på ytan Resultat kan bero på testmetod Viktig fråga: Hur kan ett material och dess yta karakteriseras i praktiken?

18 Variation mellan olika provkroppar från gran tidskonstant exponering

19 Mould index Har typ av exponering av mögelsporer någon betydelse? 4,0 Nyhyvlad gran 3,5 3,0 2,5 Naturlig exponering 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Standardiserad sporlösning Tid dagar

20 Mould index Inverkan av ytstruktur gran? 3,5 3,0 2,5 2,0 Finsågad Grovsågad 1,5 1,0 Nyhyvlad 0,5 0, Tid, dagar

21 Projekteringsprincip material i klimatskärmen Indata med stor variabilitet Uteklimatdata Global/lokal Inneklimat Materialdata Övrig indata Byggnadsfysikaliskt analysverktyg, t.ex. WUFI Antaganden om ventilationsförhållanden Lufttäthetsförhållanden = relativ fuktighet Exponering av materialyta [ (t),t(t)] Modifiera utformningen Materialets resistens Mögelpåväxt? JA NEJ OK

22 Riskhantering - huvudfrågor Är definitionen av gränstillstånd rätt avvägd? Riskacceptans: Hur stor sannolikhet för påväxt kan accepteras givet att man godkänner en konstruktion vid projekteringen? Bör bero på förväntade konsekvenser. Preliminära tillämpningar av metodiken ger resultat som anses vara alltför konservativa av erfarna personer i byggsektorn

23 Möjliga konsekvenser om gränstillståndet uppnås (dvs. konsekvenser av begynnande tillväxt i klimatskärmen) Obehaglig lukt påverkar innemiljön Synlig påväxt upptäcks vid inspektion Emissioner från mikroorganismer leder till hälsoeffekter för vissa människor I byggnaden (t.ex. allergi, ökad risk för cancer, reducerad arbetskapacitet etc.) Huvudsakligen av ekonomisk natur Behov av renovering, ofta med höga kostnader Värdeförlust i samband med försäljning

24 Potentiella hälsoproblem vad vet vi? Korrelation mellan påväxt och sjukdom hos boende är inte allmänt vetenskapligt belagt. Korrelation mellan lukt från mögel och sjukdom har visats Giftiga ämnen kan emitteras från mögel Renoveringsåtgärder i hus leder till hälsoförbättringar (jämförelser före och efter renovering) Många människor är mycket känsliga för lukter Källa Nilsson, L.O. (2009). Guide för fuktsäker projektering och tillämpning av fuktkrav i BBR för träkonstruktioner. (in Swedish). Div. of Building Materials, Lund University

25 Incomplete event tree Initiation of mould growth visible in microscope (limit state) Significant growth, visible or non-visible Stable, limited extent, non-visible Significant emissions None or limited emissions Transfer to indoor environment None or limited transfer to indoor environment Health risk Adverse smell Psychological discomfort Value loss, costs Med andra ord: Bör man inte kunna acceptera att det finns lite mögel i yttre delar av en vägg?

26 Kalibrering mot beprövad erfarenhet Tillämpa metodiken för välkända lösningar, som allmänt kan anses ha god säkerhet lösningar som man vet är oacceptabla Svårt att definiera sådana fall! Många som tillfrågats vågar eller vill inte uttala sig!!!! Några fall har dock testats nyligen.

27 Väggtyp A typisk vägg från tal Rekommenderas i fukthandboken* Materials, from left to right Thickness [mm] Material 120 Fraunhofer IBP (Changed from Solid Brick, extruded 120 TEGEL 240) = 40 Generic Materials Air layer 40 mm Air layer 40 mm, without additional 40 moisture Luftspalt capacity (with air change) Air layer 40 mm 50 Fraunhofer IBP Mineral Insulation Board 50 Isolering 145 (Changed from 120) Fraunhofer IBP Mineral Wool (heat cond.: 0,04 W/mK) 1 Fraunhofer IBP Vapour retarder (sd = 1 / 50 m) Perforated 13 LTH Lund University Gypsumboard, Interior 145 Isolering Fuktspärr 13 Gips Röd pil kamera Ljusblå pil luftomsättning Mörkblå pil - regninträngning *Nevander/Elmarsson (1994)

28 Väggtyp A: Omsättning i luftspalt 10 per timme Rel Dos Tid Rel Dos Tid Extra säkerhet pga. köldbrygga vid reglar

29 Väggtyp A: Omsättning i luftspalt 100 per timme Rel Dos Rel Dos

30 Resultat Vägg A (Lund) Beräkningar/utvärdering visar i princip: INTE OK (i Lund) OK endast under vissa (orealistiska) förutsättningar om t.ex. effektiv ventilation i luftspalt Många existerande hus har denna lösning Rekommenderades i väl spridd handbok Erfaren byggnadsingenjör:...bör vid en kontroll ge det bästa resultatet trots minimalt takutsprång.

31 Väggtyp D: Modern högisolerad vägg med träpanel med träreglar närmast luftspalten Väggtyp Material Olof Thickness [mm] (Changed from 240) 30 (4) (22) (4) Fraunhofer IBP Spruce, radial Materials, from left to right Model 5: Fraunhofer IBP Solid Brick, extruded Generic Materials Air layer 30 mm Air layer 30 mm, without additional moisture capacity (with air change) Air layer 30 mm 1 User defined Wheater resistive barrier (sd=0,2m) 110 Fraunhofer IBP Mineral Wool (heat cond.: 0,04 W/mK) 110 Fraunhofer IBP Mineral Wool (heat cond.: 0,04 W/mK) 1 Fraunhofer IBP Vapour retarder (sd = 50 m) 13 Fraunhofer IBP Gypsum Board 22 Träpanel 30 luftspalt Vindskydd 220 Isolering Ångspärr 13 Gips Röd pil kamera Ljusblå pil luftomsättning Mörkblå pil - regninträngning

32 Väggtyp D:Luftspalt 30 oms/h, Lund

33 Resultat Modern träregelvägg med träpanel. Beräkningar och utvärdering visar: OK i hela landet Inte OK om träpanel ersätts med fasadtegel i Lund Med extra isolering utvändigt: OK i hela landet Extra isolering

34 Slutsatser från kalibrering Byggnadsfysikaliska analyser är känsliga för diverse antaganden och indataparametrar Guideline för användning är nödvändig (RäknaF) Resultat utvärderas med fördel via mögelmodell som ger enkelt mått på risk med entydigt resultat Systemet ger konservativa resultat. Existerande lösningar som inte är kända för problem underkänns. Detta kan dock ge en ökad säkerhet, som krävs för att hantera den variabilitet som finns i hela kedjan. Klimatindata har stor betydelse för resultatet och är i Sverige av tveksam kvalitet främst m.h.t. värden på relativ fuktighet. Man kan dock välja moderna vägglösningar som är klart godkända enligt beskriven projekteringsprincip.

35 Allmänna slutsatser - fuktsäkerhet Fuktsäkerhet måste utvärderas som funktion av samtidig påverkan av RF och T och deras tidsvariation. För detta krävs någon typ av modell, t.ex. LTHs DR-modell Det är inte möjligt i dagsläget att kvantifiera alla osäkerheter som påverkar fuktsäkerhet i byggandet Om alla osäkerheter skulle beaktas fullt ut kommer flertalet nya såväl som existerande byggnader att behöva underkännas Påväxt i klimatskärmen som kan detekteras i mikroskop är troligen relativt vanligt men innebär normalt måttlig risk för olägenheter eller hälsoeffekter. Existerande beräkningsmetoder kan användas för att jämföra prestanda hos olika lösningar Absolut riskvärdering måste i dagsläget baseras på kalibrering mot lösningar som historiskt uppfattas som acceptabla. Bästa strategin att uppnå ökad fuktsäkerhet är att reducera antalet grova fel, genom skärpt kontroll av projektering och byggande.

36 Probability Density D D crit d,d crit Tack för uppmärksamheten!