Fuktförändringar, klimat och mögelpåväxt vid lagring av granvirke - Studie av virkespaket i industriell miljö

Transkript

1 Fuktförändringar, klimat och mögelpåväxt vid lagring av granvirke - Studie av virkespaket i industriell miljö Björn Källander Stora Enso Building and Living Falun Sverige Sigurdur Ormarsson, Danmarks Tekniska Universitet, Anker Engelunds V Brovej, Building Kgs. Lyngby Danmark Jonas Mattsson Stora Enso Timber AB Gruvöns sågverk Box Grums Sverige 1

2 Introduktion... 4 Studiens syfte och uppbyggnad... 4 Material och metoder... 5 Provuttag och paketering... 5 Klimatmätningar... 6 Fuktkvotsmätningar... 6 Besiktningar av mögelpåväxt... 7 Finit Element- modell av virkespaket... 7 Resultat... 9 Klimat under lagringen... 9 Fuktkvotsmätningar Simulerad fukttransport i ett virkespaket Mögelpåväxt Diskussion Slutsatser Acknowledgements Referenser

3 Sammanfattning Fuktkvot, temperatur, och relativ luftfuktighet har mätts i paket med sågat virke under lagring. Jämviktsfuktkvot som motsvarar de uppmätta klimaten har beräknats och jämförts med virkets fuktkvot. Förändringar i fuktkvot och fuktkvotsgradient inom plankorna har mätts med torrviktsmetoden. En tvådimensionell finit element- modell för beräkning av fuktflöden inom ett helt virkespaket har utvecklats, och uppmätta värden från lagringen använts för att validera modellen. De lagrade paketen har inspekterats för mögelförekomst och gränser mellan vilka den kritiska fuktnivån för mögelpåväxt ligger har uppskattats. Resultaten visar att klimatet inne i ett virkespaket huvudsakligen styrs av virkesytans fuktighet. Fuktflödet från det inre av en planka ut mot ytan är relativt långsam och är inte tillräcklig för att kunna ge upphov till mögel på ytan av skeppningstorrt virke. Vid fuktkvoter som ligger avsevärt högre kan dock påväxt av mögel uppkomma. Mögelväxt på ytan av virket i ett paket med 22 % medelfuktkvot tyder på att kritisk fuktnivå för inplastat trä ligger omkring 90 % RH. Utveckling av FE-modellen har finansierats av Skogsindustrierna. Stora Enso Timber AB har tillhandahållit torkat virke och genomfört lagringsförsök och analys av klimatdata. 3

4 Introduktion BOVERKET har under lång tid arbetat för att förbättra luftkvaliteten inomhus och reducera mängden skadliga emissioner. Ett område som studerats är fukt, där Boverket har definierat målet att fukt inte ska leda till negativa effekter på inomhusmiljön genom emissioner från mögel, bakterier eller andra material i mer än 5 % av byggnaderna. Studier genomförda av Boverket har visat att fuktrelaterade skador och mögel är mer vanligt i äldre byggander än i nyare. Områden där skador förekommer i äldre byggnader är kallvindar, krypgrunder och källare. I yngre byggnader har enstegstätade fasader uppvisat oproportionerligt höga andelar byggnader med skador. Orsakerna till skador är i äldre byggnader ofta kopplade till förändringar av bygganden som tilläggsisolering eller ändrade uppvärmningssystem utan regelbunden värmetillförsel till skorstenen, eller förändrade beteenden hos de boende som mer frekvent duschning. Orsakerna till skador på yngre byggnader kan kopplas till olämplig konstruktion eller undermåligt utförande. (Boverket, 2010) Mögelpåväxt på trä är en komplex process där fukt är en av flera inverkande parametrar. Trämaterialets kemi såsom tillgängliga sockerarter i ytan av materialet har en stor inverkan (Terziev, 1996). Samverkan mellan parametrar som trämaterialet egenskaper, fukt i virket och i omgivande luft, temperatur, lufthastighet och tidsperioderna som materialet utsätts för bakterier eller svampar är mycket komplex. Komplexiteten gör det mycket svårt att förutse om en enskild träbit kommer att utveckla mögelpåväxt eller inte i en viss omgivning. Känsligheten för mögelpåväxt kan inte beskrivas med en enda parameter, den beror på flera parametrar. (Johansson, 2014). Ett flertal studier har fokuserat på klimatförhållanden under vilka mögelpåväxt kan ske, däribland (Hägerstedt, 2012). En specifik fråga är då om fukten som finns i virke vid leverans till en byggarbetsplats i sig kan ge upphov till mögel, eller om det krävs tillförsel av fukt utifrån. För att utvärdera denna fråga har en serie studier initierats av Skogsindustrierna. Fuktkvot och fuktkvotsvariation hos virke som levereras från svenska sågverk har fastställts (Källander and Scheepers, 2013). Studiens syfte och uppbyggnad Studiens primära syfte var att bestämma hur snabbt fukt transporteras från det inre av virke ut till ytan, och se om fuktflödet kan ge upphov till så fuktiga ytor att mögel kan växa. Studien är gjord på inplastade paket med sågat virke då dessa kan ses som en extrem form av inbyggnad. Varje normal byggnadskonstruktion kan väntas ha avsevärt mer ventilation kring virket, vilket innebär att ett inplastat paket kan anses vara det värsta fallet som kan uppstå. Studien är utformad för att bestämma hur fuktkvotsgradienten inne i plankor och skillnaderna i fuktkvot mellan olika plankor förändras under lagring, samtidigt som klimatet inne i virkespaketen samverkar med fukten i trämaterialet. 4

5 En Finit Element- modell har tagits fram för att modellera ett transient flöde av fukt inom ett helt virkespaket (Ormarsson et al. 2002), och de uppmätta fukt- och klimatvärdena har använts för att validera modellen. Modellen avses kunna användas för beräkning av fukttransport vid andra klimat eller ingångsfuktkvoter i virket. Paketen med lagrat virke har inspekterats för att se om mögel uppstått och en uppskattning av relativ fuktkvot motsvarande "kritiskt fukttillstånd" har gjorts. Material och metoder Provuttag och paketering Studien har genomförts på fem inplastade paket sågat virke, se Figur 1. Virket var 2ex sågat granvirke (Picea abies). De dimensioner som användes var 50x125 mm, 47x150 mm and 47x225 mm. Figur 1. Virkespaket i studien under inplastningen. Klosslagda och inplastade plankor kan ses som en extrem form av inbyggnad, i vilken fukten har mycket liten möjlighet att lämna paketet. Paketen var inplastade på fem sidor vilket innebär att endast bottenytan är exponerad mot omgivande luft. Tre av paketen lagrades i kallförråd medan två paket lagrades vid medeltemperatur 26 C i en virkestork vid Gruvöns sågverk i Grums norr om Vänern. Virket var torkat i normal sågverksproduktion. Torksatserna ur vilka testmaterialet togs ut valdes baserat på fuktkvoten som mätts upp efter torkning. För att få fram tillräckligt fuktigt virke för att mögelpåväxt skulle kunna förväntas plockades ett ströpaket ut ur kammartorkarna när 70 % av normal torktid hade förflutit. Medelfuktkvoten hos de studerade paketen när lagringen påbörjades varierade mellan 15.7 % och 21.8 %. Virkespaketens storlek var 1.0 m x 1.0 m x 4.8 m. Paketen staplades, bandades och plastades in i enlighet med normal industriell praxis med 7mm strön mellan var 5e lag. Bottenytan på paketen var ej täckt med plast och paketen placerades på 75 m truckbolster så bottenytan var exponerad mot omgivande luft. 5

6 Tre av paketen staplades manuellt medan två staplades, komprimerades och pastades i sågverkets paketeringslinje. Klimatmätningar Loggrar för att mäta temperatur och RH placerades i paketen under staplingen. Skyddade utrymmen för att placera loggrarna skapades genom att kapa bort omkring 10 cm av en planka. Se Figur 2. Ändarna förseglades ej. Figur 2. Urtag för placering av klimatlogger i virket. Tinytag Plus2 loggrar placerades inuti och utanför varje paket, se Figur 3. Antalet loggrar varierade med de olika testpaketen. Paket 2 och Paket 3 hade endast de två högre placerade loggrarna. Figur 3. Loggrars placering i och utanför paketen. Klimatet registrerades fyra gånger per timme under lagringen. Loggrarna kalibrerades i slutna kärl med konstantklimatblandningar baserade på natriumklorid och kalciumklorid (koksalt och vägsalt). Metoden ger stabila referenspunkter omkring 30 % RH respektive 75 % RH. Erhållna klimat beräknas enligt Wexler (Lide, 2004). De uppmätta klimaten under lagringen räknades om till motsvarande jämviktsfuktkvoter EMC enligt (Simpson, 1998). Fuktkvotsmätningar Medelfuktkvot och fuktfördelning i tvärsnittet på plankorna bestämdes med torrviktsmetoden före lagringens början och efter olika intervall under lagringen. Vid varje mättillfälle mättes två tvärsnitt från varje uttagen planka, ett helt tvärsnitt för att bestämma medelfuktkvot och ett 6

7 tvärsnitt som sågades upp i sju delar för att bestämma fuktfördelningen i enlighet med (Esping, 1998), se Figur 1(b). Figur 4. Sågmönster för bestämning av fuktfördelning. Skillnaden i fuktkvot mellan tvärsnittets inre del och ytan beräknades som: MC = MC4 - (MC2+MC6)/2 Besiktningar av mögelpåväxt Före och efter lagring besiktigades alla paket för tecken på påväxt. Ett antal prover där osäkerhet rådde skickades till SP i Borås för besiktning med mikroskop (Bilaga 1). Finit Element- modell av virkespaket En numerisk analys av fuktflödet i ett virkespaket gjordes som en tvådimensionell simulering av paketets tvärsnitt. Paketet i FE-modellen innehöll 140 plankor dimension 47x150 mm. Paketet i modellen avsågs motsvara Paket 4 och paket 5 i studien. Fuktfördelningen vid start av lagringen angavs som elliptiska områden med likartad fuktkvot i tvärsnittet, se Figur 5. Figur 5. Tvärsnitt av paket studerat i FE-modellen. Plankornas dimension 47x150 mm. Undersidan påverkas av omgivande klimat. Ingen fukttransport övriga ytor. 7

8 För att reducera databehandlingen ses varje enskild planka som ett homogent och isotropt material. Modellen tar alltså inte hänsyn till exempelvis årsringar, se Figur 6. Figur 6. Exempel på planka med omkring 18 % medelfuktkvot vid start av lagringen. Initiala fuktkvoter vid beräkningen baserades på uppmätta värden från plankor i Paket 5. Ytans fuktkvot sattes till 18,2 % och de inre delarnas fuktkvot till 25,0 %. Tvärsnittets medelfuktkvot var omkring 21 % och temperatur sattes till 20 C. Diffusionskoefficienterna som användes var för trämaterialet (D wood_siau = 1.35x10-10 [m 2 /s]) och för luften mellan plankorna (D still_air_siau = 7.75x10-10 [m 2 /s]). Koefficienterna är baserade på diffusionsdata från Siau (Siau, 1995). Inledningsvis verkade de använda koefficienterna ge alltför snabb fukttransport i modellen, varför inverkan av en lägre koefficient framtagen ur industriella försök av Sargent et al testades: (D wood_siargent = 0.5x10-10 [m 2 /s]) baserat på (Sargent et al. 2010). 8

9 Resultat Klimat under lagringen De tre första paketen som studerades lagrades i kallmagasin medan de sista två lagrades i en uppvärmd lokal. Den högre temperaturen i den senare mätningen har sannolikt gjort det mer gynnsamt för påväxt i virket. Resultatet av mätningarna tyder på att klimatet i det inre av paketen styrs av fuktkvoten i virkesytorna. Klimatet är dock något torrare än det klimat som motsvarar ytans fuktkvot när luften och ytan är i jämvikt. Resultaten visar också att det uppmätta klimatet omedelbart under plasten är torrare än i de inre delarna av paketet. Både den lägre relativa luftfuktigheten i förhållande till jämvikt och den lägre luftfuktigheten under plasten tyder på viss ventilation av utrymmet mellan plasten och virkesytan. Fuktig luft ersätts av torrare. Omgivande klimat De tre första paketen lagrades i kallmagasin, Paket 1 under perioden maj - juni 2011, Paket 2 och Paket 3 under perioden september - oktober Klimatet kännetecknades av relativt låg temperatur men hög RH, se Figur 7. Figur 7. Omgivande klimat och beräknad motsvarande jämviktsfuktkvot under lagring av Paket 2 and Paket 3. 9

10 Den högre luftfuktigheten leder till en jämförelsevis hög jämviktsfuktkvot. Jämviktsfuktkvotens medelvärde under lagringen av Paket 2 och Paket 3 var 15,7 %. Lagringen av Paket 4 och Paket 5 skedde i en kammartork med grundvärme men avstängda fläktar. Medeltemperaturen 26 C innebar dels att omgivande RH var betydligt lägre under denna lagringperiod jämfört med den förra, dels att förutsättningarna var mer gynnsamma för påväxt i och med att temperaturen var högre. Se Figur 8. Jämviktsfuktkvotens medelvärde under försöket var 11,4 %. Figur 8. Glidande dygns medelvärde för omgivande klimat för Paket 4 och Paket 5. Klimat inne i paketen Temperatur och RH inne i paketen varierade under lagringen, men den beräknade motsvarande jämviktsfuktkvoten EMC låg i stort sett stabil. Detta visar att virket anpassade RH inne i paketen efter aktuell temperatur. Figur 9 till Figur 13 visar klimatet i mitten av de fem studerade paketen och motsvarande beräknade jämviktsfuktkvot. 10

11 Figur 9. Klimat och jämviktsfuktkvot under lagring av Paket 1 med medelfuktkvot 15,8 %. Klimatet under plasten är märkbart torrare än mitt i paketet. Figur 10. Klimat och jämviktsfuktkvot i centrum av Paket 2 med medelfuktkvot 18,9 %. 11

12 Figur 11. Klimat och jämviktsfuktkvot i centrum av Paket 3 med medelfuktkvot 22,2 %. Figur 12. Klimat och jämviktsfuktkvot i centrum av Paket 4 med medelfuktkvot 15,5 %. 12

13 Figur 13. Klimat och jämviktsfuktkvot i centrum av Paket 5 med 21,8 % medelfuktkvot. Klimatet omedelbart under plasten är torrare än klimatet i mitten av virkespaketen i alla studerade paket. Detta tyder på att det sker en viss ventilation av utrymmet mellan virket och plasten. Temperatur och RH omedelbart under plasten varierar också som väntat avsevärt snabbare än mitt i paketet. De uppmätta klimatvariationerna kan i sig möjligen bidra till ventilationen av utrymmet. Figur 14 visar klimatkurvorna i mitten av paketet och omedelbart under plasten under lagringen av Paket 1 med 15,5 % fuktkvot vid starten. Figur 14. Klimatet omedelbart under plasten och i centrum av Paket 1. 13

14 Resultatet av mätningarna tyder på att klimatet i det inre av paketen styrs av fuktkvoten i virkesytorna. Den jämviktsfuktkvot som korrelerar till det uppmätta klimatet är något torrare än det klimat som motsvarar fuktkvoten i ytskikten när luften och ytan är i jämvikt. Detta förklaras av att torrviktsmetoden bestämmer medelfuktkvoten i en omkring 10 mm tjock skiva trä istället för den sanna fuktkvoten. I en torkande planka är ytorna torrare än materialet längre in. Klimatet under plasten påverkas av omgivande temperatur. Kort efter en temperaturhöjning kan en ökad luftfuktighet ses. Klimatet är också torrare än det som registreras i mitten av paketen. De loggrar som placerats under plasten visar alltså en RH som dels varierar snabbare och mer än RH inne i paketen, dels är lägre än den RH som de små slutna rummen inne i paketen uppvisar. Både den lägre relativa luftfuktigheten i förhållande till jämvikt och den lägre luftfuktigheten under plasten tyder på att en viss ventilation sker av utrymmet mellan plasten och virkesytan. Figur 15 visar klimatet i mitten av Paket 4 och Paket 5 med respektive inledande medelfuktkvot MC= 15.5% och MC=21.8%. Figur 15. Glidande 24 timmars medelvärde av klimat och motsvarande EMC under lagring av Paket 4 (medelfuktkvot MC= 15.5%) och Paket 5 (medelfuktkvot MC= 21.8%). Fuktkvotsmätningar Resultaten av torrviktsmätningarna visar att fuktkvotens medelvärde ändrades obetydligt under lagringen medan variationen mellan olika plankor minskade. Fuktkvoten jämnades alltså ut inom paketet. Tabell 1 visar fuktkvotens medelvärde och standardavvikelse vid start och slut av lagringen. 14

15 Tabell 1. Medelvärden fuktkvot mätt på två prover från varje planka. Test paket Dimension Fuktkvot vid start Fuktkvot vid slut Antal prover (nr) (mm 2 ) Ave. (%) St. dev. (%) Ave. (%) St. dev. (%) (N) 1 47x x x x x x x x x x21 Test paket Resultaten visar att medelvärdet på ytornas fuktkvot steg under lagringen. Ytan på virket fuktades upp då fukt flyttades från plankornas inre delar ut mot ytan. Ytornas fuktkvot steg mot paketets medelfuktkvot samtidigt som skillnaden i fuktkvot mellan det inre och ytan minskade. Tabell 2 sammanfattar värden på ytskiktens fuktkvot och skillnaden i fuktkvot mellan det inre och ytskikten före och efter lagring för alla fem provpaket. Tabell 2. Ytskiktens fuktkvot och skillnaden i fuktkvot mellan det inre och ytskikten före och efter lagring för de fem provpaketen. Total tid (dygn) Start MC (%) Ytskikts fuktkvot MC MC(MC inre -MC ytskikt ) Start End End Start Start End std. ave. std. MC std. MC dev. dev. ave. dev. ave. (%) (%) (%) (%) (%) (%) Start ave. (%) End std. dev. (%) Antal prover (nr) ) -- 1) ) -- 1) ) Värden från Paket 1 strukna då mätningen gjordes alltför nära virkesänden. Simulerad fukttransport i ett virkespaket Tvådimensionella simuleringar av fuktflödet i ett virkespaket under lagring gjordes för att studera hur modellen påverkas av olika värden på ingångsfuktkvot, diffusionskoefficienter och gränsvärden. Beräkningarna gjordes på paketet som visas i Figur 5. Figur 16 visar fuktfördelningen i paketet vid tre tillfällen under lagringen, samt förändringen av angivna värden på jämviktsfuktkvot på paketets undersida. 15

16 Figur 16. Simulerad fuktfördelning i paketet visat i Figur 5 vid tre tillfällen under lagringen samt angiven EMC på paketets undersida. Simuleringen visar att variationen i EMC på botten av paketet har en begränsad effekt på fuktfördelningen i paketet. Simuleringen visar också hur fuktgradienten i varje enskild planka minskar under lagringen. Omfördelningen av fukt inom varje enskild planka studerades i en separat simulering. Simuleringen gjordes på plankor i mitten av paketet som inte påverkades av omgivande luft. Figur 17 visar den beräknade förändringen i fuktkvot i centrum av en planka och på en punkt i ytan av en planka under lagring. Figuren visar två simuleringar gjorda med två olika alternativa diffusionskoefficienter tagna ur litteraturen. Figuren visar tydligt minskningen i gradient, med sjunkande fuktkvot i mitten av plankan och ökande fuktkvot på ytan. Fuktkvoten i båda punkterna går mot plankans och paketets medelfuktkvot. För att verifiera resultaten som visas i Figur 17 har de uppmätta fuktkvoterna före och efter lagring av Paket 5 också lagts in i diagrammet. De experimentella värden visar samma tendens som simuleringen. Dock bör det framhållas att spridningen i de experimentella värdena är relativt hög. 16

17 Figur 17. Simulerad fuktkvotsförändring i en planka i mitten av testpaket samt experimentella fuktkvotsvärden från studien. Simulering baserad på diffusionskoefficienter tagna från (Siau 1995) och (Sargent et al. 2010). Det kan noteras att de experimentella resultaten uppvisar mindre förändringar i fuktkvot än de beräknade, för båda de diffusionskoefficienterna som användes. Till viss del kan detta förklaras av att torrvikterna anger medelfuktkvoter för en 10 mm tjock skiva virke snarare än fuktkvoten i en punkt, men resultaten kan också tyda på att fukten i ett verkligt paket rör sig långsammare än vad som teoretiskt beräknade värden antyder. Då paketens undersidor påverkades av omgivande klimat gjordes en separat simulering av de nedersta skikten virke. Simuleringen gjordes på åtta plankor placerade i nedre högra hörnet på modellpaketet. Fuktfördelningen i de åtta plankorna efter olika lång tids lagring visas i Figur

18 Figur 18: Färgutskrifter som visar hur fuktfördelningen förändras över tiden i åtta plankor placerade i paketets nedre högra hörn (diffusionskoefficienter från Sargent et al. 2010). Resultatet visar att omgivande klimat har en klar inverkan på det nedersta laget virke, men mycket liten inverkan på lagen högre upp i paketet. I ett sista test av modellen simulerades fuktförändringar i ett virkespaket med tre separerade nivåer av ingångsfuktkvoter som anges i Figur 19. Figur 19. Ett virkespaket med tre distinkta fuktkvotsnivåer i olika delar, med olika initiala medelfuktkvoter och fuktkvotsgradienter. 18

19 Målet med simuleringen var att se hur mycket fukt som transporteras mellan plankor med olika startfuktkvot. Diffusionskoefficienter, gränsvärden och omgivande klimat sattes lika som i de tidigare beräkningarna. Simuleringens resultat visar att virkesytor som ligger intill varandra mycket snabbt anpassar sig till varandras fuktförhållanden. Fuktkvoten i ytan på ett virkesstycke når mycket snabbt medelvärdet för omgivande ytor. Plankornas mittdelar påverkas också i viss mån av de omgivande plankorna. Figur 20 och Figur 21 visar fuktkvotens förändring över tiden i de utvalda punkterna från Figur 19. Figur 20. Fuktkvotens förändring över tiden i olika punkter i virkesytan i Figur 19. Figur 21: Fuktkvotens förändring över tiden i olika punkter i virkets mitt i Figur

20 Mögelpåväxt Inget av de tre paket som lagrats i kallager luktade mögel när paketen öppnades. I Paket 2 med 18,9 % medelfuktkvot före lagring hittades fyra missfärgade plankor där missfärgningen uppenbart var inne i veden än på ytan. Paket 3 med medelfuktkvot 22.2% före lagring uppvisade 3 plankor med möjlig mögelpåväxt eller annan missfärgning på ytan. Varken Paket 1 eller Paket 4 med 15.8% respektive 15.5% startfuktkvot uppvisade tecken på biologisk aktivitet. Däremot uppvisade Paket 5 med startfuktkvot 22% som lagrats i 24 C medeltemperatur mycket kraftig mögelpåväxt, se Figur 22. Figur 22. Mögelpåväxt på Paket 5 med 22 % startfuktkvot efter två månaders lagring i 24 C medeltemperatur. Prover från Paket 2 och Paket 3 med observerade missfärgningar skickades till SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut för analys i mikroskop. Analysen påvisade sparsamt etablerade hyfer och sporer på alla inskickade prover, samt även förekomst av Actinomyces - bakterier på proverna från paketet med 18.9% startfuktkvot och på en planka från paketet med 22.2% startfuktkvot. Blånad fanns i två prover (Bok, 2012). Resultaten är summerade i Tabell 3. 20

21 Tabell 3. Observationer av biologisk aktivitet på virkesytorna efter lagring. Paket (nr) Startfuktkvot (%) Inre klimat 1) medelvärde RH/T Mögel Observerad påväxt på ytan Annan påväxt Resultat av microskopianalys 1 15,8 4 15,5 74% 14.8 C 78% 26.2 C Ingen Ingen -- Ingen Ingen ,9 79% 12.7 C Ingen Ej identifierad på sågverket Actinomyces 3 22,2 87% 11.3 C Möjlig mögel Ej identifierad på sågverket Sporer Hyfer Actinomyces 5 21,8 91% 24.3 C Kraftig mögel Ingen -- 1) Medelvärden efter att bedömt stabila förhållanden uppnåtts. Diskussion Alla de fem paket som studerades uppvisade mycket små förändringar i medelfuktkvot under de omkring två månadernas lagring. Detta är väntat då paketen var tätt inslagna med plast på alla sidor utom botten samtidigt som jämviktsfuktkvoten för den omgivande luften var relativt hög för de paket som lagrades kallt. Torrviktsmätningarnas resultat tyder därmed på att den fukt som funnits i paketens inre delar kan ha omfördelats under lagringen, men inte lämnat paketen. Dock mättes inte plankornas fuktkvot i de understa skikten som haft en sida exponerad mot luft. Dessa skikt kan antas vara mer påverkade av omgivande klimat. Bilden av huvudsakligen omlagring av fukt i det inre av paketen, och en förändrad medelfuktkvot främst i de nedersta lagen styrks av FE-modellens resultat. Modellen visar en tydlig påverkan i de nedersta lagen medan virket högre upp i paketet är i stort sett opåverkat. Virkespaketen inre delar bör därför kunna ses som ett i det närmaste slutet system. I ett sådant slutet system kommer den fukt som når ytan på ett virkesstycke antingen att stanna vid ytan eller migrera över till närmast intilliggande planka. Det tunna skiktet luft mellan de båda plankorna kommer att uppvisa ett klimat som korresponderar till de båda virkesytornas fuktkvot. Klimatmätningarna uppvisar dock ett något torrare klimat än vad som torrviktsmätningarnas fuktkvoter motsvarar. Detta förklaras till största delen av storleken på torrviktsproverna, där tjockleken omkring 10 mm innebär att vi mätt inte ytans fuktkvot utan snarare ett medelvärde av omkring 1/5 av virkets tjocklek. En bidragande förklaring kan vara att luft cirkulerar inom 21

22 paketen och faktiskt transporterar bort fukt. En sådan effekt bör dock vara begränsad då det inte mätts upp några stora förändringar av virkets medelfuktkvot. De tre första paketen i studien staplades och plastades in manuellt utan möjlighet till komprimering före bandingen. Detta leder både till ett mer oregelbundet paket med större öppningar mellan plankorna och till att plasten inte sluter lika tätt mot virket jämfört med paket som gjorts i en industriell paketeringsanläggning. Detta verkar dock endast ha haft en begränsad effekt på fukttransporten inom paketen då resultaten från både modelleringen och torrviktsmätningarna tyder på att omgivande klimat främst påverkar de nedersta två skikten virke. Klimatmätningarna visar att det tar relativt lång tid innan stabila klimatvärden uppnås i det inre av paketen. Från det att paketen sluts till dess RH- värdena från klimatgivarna når en bedömd platånivå tar det mellan tre och tolv dygn. Den relativt långsamma uppfuktningen av luften inne i paketen är i sig en tydlig indikation på att fuktflödet ut från virket är begränsat. Ett inplastat virkespaket är ett extremt exempel på inbyggnad av virke. Varje planka är omgiven av plankor med liknande fuktkvot och fuktfördelning. Detta innebär att den fukt som migrerar ut från det inre av en planka till ytan har mycket mindre möjlighet att dunsta bort från paketet jämfört med den fukt som kommer ut till ytan av exempelvis en väggregel omgivben av isolering eller andra torra material. Ett virkespaket som de i studien innehåller omkring 2000 kg torrt virke, 350 kg vatten, och mindre än 0.1 kg luft. Vid mättat tillstånd och 20 C kan luften innehålla mindre än 2 gram fukt. I ett 1x1x4,8 m paket med 50x125 mm virke fördelas dessa 2 gram över en virkesyta på 270 m 2. Luftfuktigheten inne i paketen kontrolleras alltså av virkets fuktighet. Detta förklarar varför den beräknade jämviktsfuktkvoten inne i paketen nära följer virkets ytfuktkvot. Störst ökning i ytfuktkvot sågs i Paket 5 med 22 % medelfuktkvot och som lagrades i medeltemperatur 24 C. Medelfuktkvoten i ytskiktet ökade med 0,8% vilket motsvarar en total omfördelning av fukt på omkring 7.2 kg i alla plankor i paketet tillsammans. Uttryckt som g/m 2 h är det mindre än 0,02 g/m 2 h. De uppmätta förändringarna i fuktkvotsgradient är lägre än väntat. Detta tyder på att den skenbara eller praktiska diffusionskoefficienten är avsevärt lägre än vad som laboratoriemässigt framtagna diffusionsvärden för trä och luft ger vid handen. Orsakerna till detta är oklara, dock har liknande låga skenbara diffusionsvärden för virkespaket har rapporterats tidigare. Vid IUFRO- konferensen i virkestorkning i Skellefteå redovisades skenbara diffusionskoefficienter för Radiata pine lägre än 0,5 x m 2 /s (Sargent et al, 2010). En möjlig förklaring till de låga fuktflödena kan vara att det låga antalet prover gett en slumpmässig påverkan genom att plankor som ingått mätningen legat intill plankor med annorlunda fuktfördelning som ej mätts. En annan möjlighet är att torrviktsmätningen ger alltför mätvärden på alltför grova ämnen. Det kan också vara så att effekten av en serie gränsskikt inverkar mer än modellen beaktar. Uppenbarligen är det också så att ju mer fuktkvotsgradienten minskar under lagringen, desto långsammare går fukttransporten. Den 22

23 senare effekten är också mer påtaglig i ett virkespaket där plankorna ligger tätt mot varandra jämfört med en ensam väggregel omgiven av luft. Torrviktsmätningarna har påvisat klart minskad fuktkvotsspridning inom paketen. Minskningen tyder på att mängden fukt som förflyttas mellan plankor är ungefär lika stor som mängden fukt som rör sig inom enskilda plankor. Det ska dock framhållas att förändringarna är så pass små att de kan ha påverkats av slumpmässiga variationer. Fuktkvotsmätningarna i denna studie har påvisat klart lägre fuktflöden inom virkespaket än vad som indikerats av en studie av Olsson, Den senare studien gjordes med uppskattade startgradienter och mätningar med resistansmetoden utan kompensation för densitet. Resistansmetoden är närmast linjärt beroende av densiteten. Om plankor med samma fuktkvot mäts kommer en planka med 440 kg/m 3 torrdensitet uppvisa omkring 10 % högre värde än en planka med 400 kg/m 3 torrdensitet. Grantimmers densitet är oftast lägre i centrum av stocken jämfört med nära barken, men variationen i densitetsprofil är stor mellan olika individer då den påverkas av skogsköteselåtgärder som gallring och gödsling. Mätmetodens beroende av densiteten gör alltså fuktkvotsgradienten i virke endast kan skattas grovt, men aldrig fastställas med högre noggrannhet. Om fukttransporten i en byggkomponent som en väggregel sker ungefär lika snabbt som fuktflödet som mätts upp i denna studie, då kan man anta att fukten som kommer ut till ytan hinner absorberas av omgivande luft eller byggmaterial snabbare är ny fukt tillförs. Fuktkvoten i det inre av virket kommer då att ha en mycket liten eller helt försumbar inverkan på ytans fuktförhållanden. Mögelpåväxt uppkom i de två paket som hade högst medelfuktkvot före lagring på 21,8 % respektive 22,2 %. Paketet som lagrats i medeltemperatur 24,3 C och medel 91 % RH uppvisade kraftig mögelpåväxt, medan paketet som lagrats i 11,3 C och 87 % RH uppvisade endast spår av biologisk påväxt. Detta tyder på att kritisk fuktnivå för mögelpåväxt på granvirke ligger mellan eller omkring dessa två klimat. Ingen mögelpåväxt fanns på paket med medelfuktkvot 18,9% eller lägre. Actinomyces hittades i paketet med 18,9% startfuktkvot. Då det är mycket osannolikt att bakterier kan växa i så torra miljöer är det sannolikt att påväxten skett före torkningen av virket. Resultaten tyder på att medelfuktkvoten 18,9 % ligger under den nivå där mögel kan växa. Den långsamma fukttransporten under lagringen tyder på att fukt som finns i industriellt torkat virke när det levereras från ett sågverk aldrig kan ge upphov till så höga fukthalter i ytan att mögel kan uppstå sedan virket installerats i en konstruktion. Fukten transporteras bort från ytan snabbare än ny fukt tillförs om virket befinner sig i torr omgivning. Det krävs alltså tillförsel av fukt utifrån för att mögel ska kunna uppstå. 23

24 Slutsatser Studiens resultat tyder på att kritiskt fukttillstånd för mögelpåväxt på granvirke ligger mellan klimatet temperatur 24 C och RH 91% och klimatet 11 C och 87% RH. Ingen mögelpåväxt fanns på paket med medelfuktkvot 18,9% eller lägre. Resultaten tyder alltså på att medelfuktkvoten 18,9 % ligger under den nivå där mögel kan växa. Fukt som diffunderar ut från det inre av ett virkesstycke kan inte ge upphov till så höga fuktnivåer på ytan av virket att mögel uppstår. Mögel kräver alltså att fukt tillförs utifrån. Medelfuktkvoten i virkespaketen förändras mycket lite under två månaders lagring. Det är endast de nedersta lagren virke närmast den exponerade bottenytan som påverkas av omgivande luft. Klimatet inne i paketen styrs av fuktförhållanden i virkets yta. Klimatet i springorna mellan plankorna kommer efter kort tid att stå i jämvikt med virkets ytor. De uppmätta fuktflödena är långsammare än förväntat och betydligt lägre än de flöden som tabellerade värden på diffusionskoefficienter ger vid handen. Fuktflöden mellan plankor i ett paket verkar vara i samma storleksordning som fuktflöden inom plankorna. De totala fuktrörelserna är dock mycket små. Den FE- modell som utvecklats kan med god noggrannhet beräkna fuktflöden i ett virkespaket under lagring. Metoden bör kunna användas för beräkning av fuktflöden vid andra fuktnivåer än de som ingått i studien. Acknowledgements Vi tackar Stora Enso Timber AB för bidrag av virke, torkning och lagring av virkespaketen i studien, samt Skogsindustrierna / Arbio för finansiering av utveckling oc verifiering av FEmodellen. Referenser Bok, G.: Mikrobiologisk analys. Utlåtande FX SP, Borås, Boverket: God bebyggd miljö - förslag till nytt delmål för fukt och mögel. Resultat om byggnaders fuktskador från projektet BETSI. ISBN Boverket, Karlskrona, Esping, B.: Trätorkning 2, Torkningsfel -åtgärder. Page 72. ISBN Träteknikcentrum. Stockholm, Hägerstedt, O.: Fuktsäkra träkonstruktioner Vägledning för utformning av träbaserade väggar. Rapport TVBH LTH, Lund,

25 Johansson, P.: Determination of the critical moisture level for mould growth on building materials. PhD thesis. Rapport TVBH ISBN LTH, Lund, Källander, B. and Scheepers, G. Fuktkvotsspridning hos virke vid leverans från svenska sågverk. SP Technical Research Institute of Sweden. Borås, Lide D. R.: Editor, CRC Handbook of chemistry and physics, 85th edition. Page Boca Raton, Olsson, L.: Omfördelning av fukt och risk för mögel på virkesstycken i virkespaket. SP Report 2012:60. SP, Borås, Ormarsson, S., Petersson, H., Dahlblom, O.: Finite Element Simulations of Moisture Transport and Moisture Related Warping in Wooden Products, 11 pp, Proceedings. Fifth World Congress on Computational Mechanics, Vienna, Austria, July 7-12, Sargent, R., Riley, S., Schöttle, L.: Measurement of dynamic sorption behaviour of Radiata pine - Influence of wood type and moisture content on diffusion rate. Proceedings. 11th International IUFRO Wood drying conference. Page Skellefteå, January Simpson, W. T.: Equilibrium moisture content of wood in outdoor locations in the United States and worldwide. FPL Research note FPL-RN Madison, Siau, J. F.: Wood: influence of moisture on physical properties. Page 122. ISBN Virginia Polytechnic Institute and University. Keene, Terziev, N.: Low-molecular weight sugars and nitrogenous compounds in Scots pine : contents in the stem, redistribution during drying of lumber and practical consequences. PhD thesis. ISBN SLU, Swedish Univ. of Agricultural Sciences. Uppsala,

26 Torrviktsmätning av fuktkvot före och efter lagring Bilaga 1 Paket 1 47x150 Paket 4 47x150 Prov Före lagring Efter lagring Prov Före lagring Efter lagring (nr) Fuktkvot (%) Fuktkvot (%) (nr) Fuktkvot (%) Fuktkvot (%) 1 16,7 16, ,7 13,4 2 13,9 15, ,6 13,6 3 17,5 16, ,1 14,9 4 15,0 16, ,7 15,0 5 13,8 15, ,9 15,1 6 14,9 15, ,3 13,7 7 16,9 16, ,8 15,3 8 14,7 16, ,1 14,9 9 15,8 15, ,7 15, ,8 15, ,1 15, ,9 16,5 Paket 2 47x ,0 15,4 Prov Före lagring Efter lagring 34 17,3 16,0 (nr) Fuktkvot (%) Fuktkvot (%) 35 15,9 16,1 1 19,3 19, ,1 14,3 2 21,6 16, ,4 15,8 3 20,2 19, ,9 15,7 4 26,1 16, ,1 16,5 5 24,1 17, ,8 16,2 6 17,9 19, ,7 16,6 7 17,7 18, ,5 16,2 8 21,4 19,7 9 17,8 17,9 Paket 5 47x ,6 19,4 Prov Före lagring Efter lagring (nr) Fuktkvot (%) Fuktkvot (%) Paket 3 50x ,4 21,2 Prov Före lagring Efter lagring 2 22,4 22,2 (nr) Fuktkvot (%) Fuktkvot (%) 3 23,2 23,4 1 26,5 23,4 4 21,9 22,7 2 23,0 22,9 5 20,0 22,5 3 23,0 23,0 6 22,9 22,0 4 21,2 22,7 7 19,2 18,2 5 21,9 22,8 8 22,1 19,1 6 22,8 23,3 9 21,4 21,6 7 23,6 22, ,3 24,2 8 22,8 24, ,0 23,3 9 24,2 23, ,4 21, ,0 22, ,1 21, ,0 22, ,3 22, ,6 22, ,0 20, ,5 22, ,8 20, ,5 22, ,2 22, ,8 21, ,7 22, ,2 23, ,3 22, ,3 20, ,0 20,0 26

27 Utlåtande mikroskopianalys av prover Bilaga 2 27