Fuktsäkerhetsprojektering Yttervägg, tak och golv

Transkript

1 1(19) Fuktsäkerhetsprojektering Yttervägg, tak och golv Uppdragsnummer: Uppdragsansvarig: Andreas Behm Fredin Handläggare Kvalitetsgranskning Christofer Tapper Josef Olsson

2 2(19) Sammanfattning Innehållsförteckning 1 Allmänt Uppdrag Underlag Grundläggande krav BBR Förutsättningar Objektbeskrivning Begynnelsevillkor Randvillkor Material Antaganden och uppskattningar Simuleringsverktyg Beräkningsresultat Yttervägg plan Modell för riskvärdering Yttervägg plan Grundkonstruktion Vindkonstruktion Slutsats och rekommendationer... 18

3 3(19) 1 Allmänt 1.1 Uppdrag Att undersöka fuktsäkerheten för angivna konstruktioner. 1.2 Underlag Konstruktionsritning tillhandahållna Grundläggande krav BBR Föreskrifter Enligt BBR avsnitt 6:53 ska fukttillståndet i en byggnadsdel alltid vara lägre än det högsta tillåtna fukttillståndet om det inte är orimligt med hänsyn till byggnadsdelens avsedda användning. Vidare ska fukttillståndet beräknas utifrån de mest ogynnsamma förutsättningarna. Då det högsta tillåtna fukttillståndet för ett material bestäms ska hänsyn till materialets kritiska fukttillstånd samt osäkerheter i beräkningsmodellen, ingångsparametrar och mätmetoder tas. Detta kan uttryckas som: RF TILL = RF KRIT - RF SÄK Om säkerhetsmarginalens storlek sägs inget i BBR. En bedömning görs i varje enskilt fall. I denna bedömning fokuseras i princip uteslutande på kritiska fukttillstånd med avseende på risk för mikrobiell påväxt (mögel och bakterier). Kritiska fukttillstånd För material och materialytor där mögel och bakterier kan växa, ska kritiska fukttillstånd enligt BBR vara väl undersökta och dokumenterade. Om detta krav inte kan anses uppfyllt ska ett kritiskt fukttillstånd av 75 % relativ fuktighet (RF) användas. Ett problem idag är att det är relativt få material som uppfyller kraven på undersökning och dokumentation. Speciellt när man nyanserar bilden av kritiskt fukttillstånd och inte bara fokuserar enbart på fukttillståndet utan även på faktorer som varaktighet och temperatur. Det kritiska fukttillståndet för trä har undersökts i en rad forskningsprojekt under en lång period och får idag anses uppfylla BBR:s krav på underökning och dokumentation. Nedanstående diagram, som härrör från en rapport i projektet WoodBuild, redovisar träs kritiska fukttillstånd

4 4(19) med avseende på risk för mögelpåväxt utifrån fuktbelastning (RF), omgivande temperatur och varaktighet. Figur 1. Kritiska fukttillstånd med avseende på risk för mögelpåväxt på trä utifrån fuktbelastning (RF), den omgivande temperaturen och varaktigheten av detta tillstånd. Bildkälla: WoodBuild, L-O Nilsson (2009) Kritiska fukttillstånd för andra material får ses som mer statiska där hänsyn till temperatur och varaktighet ännu inte utretts tillfredställande. I brist på bättre information används kritiska fukttillstånd enligt tabell 1 nedan (gäller vid 20 C): Tabell 1. Kritiska fuktillstånd med avseende på risk för mikrobiell påväxt. Kritiskt fukttillstånd Material RF [%] Fuktkvot [%] Smutsade material 75 Trä och träbaserade material, generellt* Trädetaljer inomhus* 8-12 Trä som skall målas* Gipsskivor med papp Minerit Mineralull Cellplast (EPS) Betong Linoleum** Okända material eller då dokumentation saknas 75 *) Lämplig fuktkvot vid inbyggnad beror på flera faktorer än risk för mikrobiell påväxt. Generellt skall fuktkvoten i virket

5 5(19) vid inbyggnad och före målning motsvara jämviktsfuktkvoten i det utrymme där virket är placerat. **) Avser maximalt fukttillstånd i underlag. För underlag av betong gäller detta på ekvivalent mätdjup. Observera att även avjämningsmassor ingår i kravet. ***) Avser relativa fuktigheten i inomhusluften. 2 Förutsättningar 2.1 Objektbeskrivning Konstruktionerna som har analyserats består av två ytterväggar ett tak och ett golv enlig figur 2. Uppbyggnaden av konstruktioner sett inifrån och ut. Yttervägg plan 1: Yttervägg plan 2: 13 Gips 12 Plywood 10 Vacupor 25 Träullit 80 Cellplast 140 Betong 130 Cellplast 80 Cellplast 45 Träregel+ isolering 8 Ivarsson fibercementskiva/ 8 Tre månaders gips* 25 Europrofil Ventilerad stålläkt 25 Limträpanel 13 Gips 12 Plywood 95 Isolering + träregel 40 Falsad cellplast Ångbroms isocell FH 250 Isolering +lättregel Tyvek / dupoint Fiberduk 45 Isolering +träregel Omega 100/windseal 6 Ivarssons vindskiva 25 europrofil Ventilerad stålläkt Limträpanel Uteluftsventilerad vind 13 Gips 28*70 Gles s300 45*45 Regelverk s Träullit standard 10 Vacupor 178 plywoodbjälklag 400 isolering 6 masonite alt. T- emballage Vindavledare 25 luftspalt Takstomme 18 plywood 3 Drainyplus Plåt Grund: *Enligt tillverkare klarar tremånaders gips tre månader utsatt för väder och vind. 25 ytskikt 4 stegdämpare 12 Plywood 100 Cellplast s Foamglaskassett 50 Foamglas 50 Foamglas Avjämninggsskikt 4-8 Stenflis Fiberduk Undergrund

6 6(19) Figur 2: Sektion bildkälla 21 snittsektion_autorebuild M(2)

7 7(19) 2.2 Begynnelsevillkor Följande begynnelsevillkor gäller för simuleringen. Simuleringstid: 10 år Initial temperaturfördelning: 15 grader Initial fuktfördelning: RF motsvarande 80% Datum och tid för starten av simuleringen: Randvillkor Följande randvillkor gäller för simuleringen. Yttre klimatförhållanden: Stockholm Metod för skapandet av klimatdata: Medeltemperatur för klimatdata mellan åren 1995 och 2005 Inre klimatförhållanden: 21 C Orientering: Sydlig och nordlig riktning Byggnadens höjd: Ca 10 m Yttre värmeövergångsmotstånd: 0,04 W/m 2,K Inre värmeövergångsmotstånd: 0,13 W/m 2, K *Yttre värmeövergångsmotstånd: 0,0 W/m 2,K Sd-värde utvändigt ytskikt: Ingen ytbehandling Sd-värde invändigt ytskikt: Ingen ytbehandling Absorptionstal långvågig strålning: 0,4 0,0* Emissionstal långvågig strålning: 0,9 0,0* Absorptionstal för regnvatten: 0,7 0,0* *gäller för grund. 2.4 Material Ingående material har följande egenskaper. Material Densitet Porositet Värmekapacitekonduktivitemotståndsfaktor Värme- Diffusions- Källa 1 % (kg/m 3 ) (m 3 /m 3 ) (J/kg,K) (W/m,K) (-) Gips 625 0, ,2 8,33 W Plywood 600 0, ,1 383,2 W Isolering 60 0, ,04 1,3 W Cellplast 20 0, ,04 21,7 W Ångbroms 130 0, , W 1 W=Wufi, F=Fukthandboken (Nevander & Elmarsson), B=Byggnadsmaterial (P-G Burström), T=Från tillverkaren

8 8(19) Tyvek , T Omega 233 0, T Windseal Utegipsskiva 675 0, ,2 8,3 W Ivarsson , ,13 83,2 W vindskiva* limträpanel 430 0, ,14 83,3 W Drainyplus 267 0, T Lösull 88 0, ,043 1,2 W Träullit 800 0, ,18 48 W Isolina Matta 233 0, , T Foamglas 115 0, , T Vacupor 300 0, , T Betong VCT , ,7 179 W 0,5 *Värden för fibercementskiva 2.5 Antaganden och uppskattningar Följande antagande har gjorts då indata saknas. Fukttillskottet inomhus antas till 3 g/m 3 Konstant geometri, ingen svällning eller krympning av materialet Lokal jämvikt mellan vätska och gas utan hysteres. Vattenlagringsförmågan är oberoende av temperaturen. Inga förändringar i materialets egenskaper med ålder eller genom skada. Luftomsättningen i spalten mellan reglarna antas vara 90 oms/h under perioden oktober februari (Falk.J, 2010) 10 oms/h har använts under resterande period. Diffusionsmotståndet för materialen där data hämtats från tillverkaren antas vara konstant då RF i materialet varierar. Betongens vct-tal är 0, Simuleringsverktyg Beräkning av icke-stationärt fukt- och värmetillstånd i ytterväggen har utförts med programmet WUFI Pro 4.2. Programmet tar hänsyn till solinstrålning, nederbörd, temperatur och relativ fuktighet inom- och utomhus, materialens fukt- och termiska egenskaper m.m.

9 9(19) 3 Beräkningsresultat Yttervägg plan 1 Variation i Temperatur Variation i relativ fuktighet 1. Figur 3: Sektion yttervägg plan 1. Den röda cirkeln markerar var konstruktionen anses vara kritisk. Data för relativ fuktighet och kritisk varaktighet har analyserats i denna punkt. Kommentar: Som framgår ur figuren är den relativa fuktigheten högst i de yttre skikten kring luftspalten. Den utvändiga gipsskivan tål miljöer med hög relativ fuktighet och anses därför inte som kritiskt utsatt. De bakomliggande reglarna består av trä vilket är ett fuktkänsligt material och har därför undersökts Modell för riskvärdering Om aktuell relativ fuktighet överskrider kritisk relativ fuktighet under en period som överstiger den kritiska varaktighetsperioden är risken för mögelpåväxt stor. Se figur 1 för kritiska gränsvärden.

10 10(19) En mögelmodell m-modell har skapats för att undersöka det totala antalet timmar då den relativa fuktigheten överstiger kritiska nivåer. Denna beräknas med följande ekvation m=rf akt (t)/rf crit (T(t)) krav m<1 Där RF akt (t) är den aktuella mängden timmar då den relativa fuktigheten överstiger gränsvärdena under ett år och RF krit (T(t)) är gränsvärdet för antalet timmar som får överstigas under ett år. RF krit (T(t)) =2016timmar/år vilket motsvarar 12 veckor. Eftersom konstruktionen innehåller byggfukt som måste torka ut anses det första året vara kritiskt och förhållanden i den kritiska punkten har analyserats för år ett i utkanten av 45 regeln. Figur 4: Fördelning av relativfuktighet och temperatur för varje timmer under det första simulerade året för yttervägg på plan 1. RH act (t)/=354timmar/år RH crit (T(t))=2016timmar/år m=354/2016=0,18<1

11 11(19) Kommentar: Den kritiska varaktigheten understiger det högsta tillåtna värdet. Fuktförhållandena i reglarna anses ha goda förutsättningar för att uppfylla kraven för högst tillåtna relativ fuktighet. Eftersom betong till stor del torkar inåt har RF i den invändiga plywoodskivan också analyserats. Figur 5: Relativ fuktighet & temperaturfördelning för invändig plywoodskiva under den simulerade perioden. Kommentar: Figur 5 visar att riskan för mögelpåväxt på den invändiga plywoodskivan är liten och med simulerade förutsättningar uppfylls kraven för högst tillåtna fukttillstånd.

12 12(19) 4 Yttervägg plan 2 Figur 6: Variation i relativ fuktighet och temperaturfördelning för sektion genom yttervägg plan2. Röd cirkel anger punkten där varaktigheten för kritiska fuktnivåer har analyserats. Kommentar: Figur 6 visar att den kritiska punkten i konstruktionen är utkanten av 45-reglarna bakom vindskivan. Figur 6: Sektion genom yttervägg på plan 2. Den röda cirkeln markerar var konstruktionen anses vara kritisk.

13 13(19) Figur 7: Fördelning av relativ fuktighet och temperatur för varje timme under det första simulerade året i utkant av regel i yttervägg på plan 2. RF act (t)/=897timmar/år RF crit (T(t))=2016timmar/år m=943/2016=0,45 <1 Kommentar: Figur 7 visar att riskan för mögelpåväxt på de utvändiga reglarna är liten och att med simulerade förutsättningar uppfylls kraven för högst tillåtna relativ fuktighet.

14 14(19) 5 Grundkonstruktion Figur 8: Sektion genom grundkonstruktion med markförhållande till höger. Den röda cirkeln anger i vilken punkt den relativa fuktigheten anses vara kritisk. Den invändiga plywoodskivan är det skiktet i golvkonstruktionen som anses vara känsligast för fukt. För att kunna genomföra en simulering av grundkonstruktionen krävs det att temperaturförhållandena i marken under Foamglasskiktet är känt. Temperaturen har simulerats i utkant av plattan samt vid mitten av platta för att erhålla ett kritiskt fall. Temperaturen fås genom att dynamiskt simulera grundkonstruktionen i programmet HEAT 2D under ett år med månadsmedeltemperaturer i Bromma.

15 15(19) Temperature [ºC] s 3q17h41m43s 7q13d7h4m 1y18h21m50s 1y4q t Default (1) Figur 9: Temperaturfördelning i marken i underutkanten av foamglasskivorna i grunden under ett år simulerat för månadsmedelvärden för temperaturer i Bromma. 8 7 Default (1) 6 Temperature [ºC] s 2q14d6m2s 6q29d4h2m2s 11q28d51m20s 1y4q t Figur 10: Temperaturfördelning i marken under plattmitt under ett simulerat år med månadsmedelvärden för temperaturer i Bromma. Kommentar: Temperaturen i utkanten på grunden pendlar mellan ca 3 C och 11 C med ett medelvärde på ca 7 C. Den högsta temperaturen i utkanten på grunden förekommer i slutet av Juni månad. I plattmitt pendlar temperaturen mellan ca 6 grader och 8 grader med ett medelvärde på ca 7 grader och högsta temperaturen förekommer i mitten av augusti. Kurvorna har anpassats till sinuskurvor och lagts in i WUFI som gränsvärde för undersidan av foamglasskikten.

16 16(19) Figur 11: Relativ fuktighet och temperaturfördelning vid invändig plywoodskiva i yttre kant av grundkonstruktion. RH act (t)/=0timmar/år RH crit (T(t))=2016timmar/år m=0/2016=0 <1

17 17(19) Figur 12: Relativ fuktighet och temperaturfördelning vid invändig plywoodskiva i plattmitt, RH act (t)/=0timmar/år RH crit (T(t))=2016timmar/år m=0/2016=0 <1 Kommentar: Beräkningarna visar att risken för mögelpåväxt i plywoodskivan i grunden är mycket låg med simulerade förutsättningar. 6 Vindkonstruktion Klimatet i uteluftsventilerade kallvindar påverkas av en rad olika faktorer. Eftersom det är svårt att simulera dessa konstruktioner har ett resonemang förts kring de olika faktorerna som påverkar klimatet.

18 18(19) Täthet i vindsbjälklaget På grund av den fuktproduktion som sker inomhus blir inomhusluften fuktigare än utomhusluften. Fukt tillförs luften genom olika aktiviteter som bedrivs i bostaden, tex. dusch, matlagning men även genom avdunstning från människor. Övertryck vid vindsbjälklaget forcerar fuktig luft genom otätheter och ut i ett kallare klimat där mättnadsånghalten sjunker med temperaturen. Eftersom ånghalten och temperaturen inomhus är betydligt högre än klimatet på kallvinden finns det risk för att den relativa fuktigheten på kallvinden stiger när luft inifrån kommer i kontakt med den kalla vindsluften. Plywoodbjälklaget är i sig mycket tätt dock kan fuktig luft tränga igenom otätheter kring genomföringar av bjälklaget och i anslutning mellan yttervägg och vindsbjälklag och därför bör fokus läggas på tätning av dessa anslutningarna. Isolering på vindsbjälklaget. Ju mer isolering på vinden desto kallare blir vindsutrymmet. En kall yta får en högre relativ fuktighet än en varm yta då ånghalten förblir konstant. Nattutstrålning från takytan kan sänka takytans temperatur så att den blir lägre än omgivande luft. Detta kan bidra till att den relativa fuktigheten i yttertaket blir högt men kan även bilda kondens. Genom att isolera på det utvändiga plywoodskiktet i yttertaket kan skivan skyddas från nedkylning under kalla nätter. Täthet Det är viktigt att tätskiktet utförs så att vatten inte kan tränga igenom och fukta upp bakomliggande skikt. Takfoten bör utföras så att snö inte kan blåsa in. Uteluftsventilation I vällisolerade vindsutrymmen med utomhusventilation är uttorkningskapaciteten i luften relativt liten. Eftersom fukttillskottet normalt är högre under produktionsskedet bör vinden ventileras normalt under denna period. Under driftskedet rekommenderas det att ventilationsflödet minimeras. (Harderup L-E, Arfvidsson. J, 2008) För en normalstor villa bör 1-2 ventiler/ gavel räcka för tillräcklig ventilation. Material Det tjocka plywoodbjälklaget har en viss förmåga att lagra fukt. Detta har en positiv inverkan vid periodvis förhöjda fukttillskott. En förutsättning för att trämaterialet inte ska ta skada är att den relativa fuktigheten ligger inom gränserna för den högsta tillåtna relativa fuktigheten och att varaktigheten av dessa höga värden inte överstiger den kritiska varaktighetesperioden enligt figur 1. Massiva träskikt har i regel en bättre beständighet mot mögelangrepp än flisat trä och eftersom plywoodskivan ligger varmt under isolering blir den relativa fuktigheten lägre i detta skikt än för de ovanpå liggande mineralullskikten. De kritiska delarna i konstruktionen är plywoodskivan i yttertaket och takstolarna. 7 Slutsats och rekommendationer Yttervägg plan 1 Resultaten från simuleringen visar att den relativa fuktigheten inte överstiger det högsta tillåtna fukttillståndet under en längre period i ett referensskikt för konstruktionen. Konstruktionen har goda förutsättningar för att klara kraven för högsta tillåtna fukttillstånd.

19 19(19) Yttervägg plan 2 Resultaten från simuleringarna visar att den relativa fukttillstånd inte överstiger det högsta tillåtna värdet under en längre period i referenskiktet och konstruktionen har goda förutsättningar för att klara kraven för högsta tillåtna fukttillstånd. Grund Simuleringarna för de olika fallen i grunden visar att risken för att plywoodskivan ska ta skada är mycket låg. Resultaten mellan den yttre delen av grunden och den i plattans mitt skiljer sig mycket lite från varandra. Detta beror på det mycket täta foamglaskikten som ligger undertill. En förutsättning för att resultaten är att grunden utförs tätt och att fukt inte kan tränga igenom vid skarvar. Tak För att förbättra klimatet på en uteluftsventilerad kallvind bör fokus läggas på följande punkter. Ett tätt yttertak som hindrar att fukt i form av vatten tränger igenom till underliggande skikt. Lufttätt vindsbjälklag. Vindsbjälklaget måste utföras tätt för att förhindra att fuktig luft tränger upp genom otätheter in i vindutrymmet. Eftersom fuktproduktionen brukar vara högre under produktionen är det viktigt att vinden är tät i ett tidigt skede. Ventilationen i vinden bör vara högre under produktionen än under driftstiden. Yttertaket bör isoleras för att skydda mot nedkylning på grund av nattutstrålning. Takfot och andra ventilationsöppningar bör utföras så att snö inte tränger in på vinden. Allmänt En förutsättning för att byggnaden inte ska ta skada av fukt är att allt material som levereras till byggarbetsplatsen hålls torrt från det att det levereras tills det att det har byggs in och klimatskalet är på plats. Detta innebär att allt virke bör levereras med en fuktkvot som ligger i intervallet för rådande inomhusklimat. Detta motsvarar en fuktkvot på ca 8-17%.