Inlämning 2016-10-07 kl. 12.00 Namn: Emma Radevik Ort: Gävle Del I 1. Beskriv byggnaders andel av Sveriges totala energianvändning och hur har denna förändrats sen 1970-talet! Hur har detta påverkats av byggnadskonstruktionen? 3 p Svar: Den totala energianvändningen i Sverige har inte förändrats särskilt mycket sen 1970-talet, dock har populationen i Sverige stigit med 1 miljon. Den totala andelen av byggnaders energianvändning i Sverige ligger på ca 39 % alltså ungefär 155 TW/år. Det som har hänt är att oljeprodukter nästan försvunnit helt i bostäder, industrier använder sig fortfarande av oljan eftersom att bl.a. plast görs av det. Elen ökade kraftigt fram till 80-talet detta beror på att man hade ett överskott av kärnkraft. Problemet med att bara använda el som energikälla är när vintern kommer, då blir det högtryck av elanvändandet. Detta grundar sig på att det är svårt att producera ny el. Fjärrvärmen har ökat och elen (driftelen) används än i dag flitigt. Elen används till ventilationsanläggningar, pumpar, hissar osv.) Byggkonstruktionens väggar har blivit tjockare, olika typer av pannor har används under åren och konstruktionen har ändrats efter dess behov. När oljan kraftigt ökade i pris blev det uppmärksammat att något var tvunget att hända drastiskt. På 80-talet började man därför isolera väggar medvetet för att behålla så mycket av värmen som var möjligt inne. 2. Ange benämning och beskriv byggnadskonstruktions bärande delar i ett normalt typ bostadshus och vilka typer av laster de kan ta bära! 4 p Svar: Stomme är en benämning som avser byggnadsdelar som tillsammans utgör en bärande konstruktion (huset skelett). Bjälklag är byggnadens horisontella bärverk som ska anpassas för last både horisontellt och vertikalt (golvets skelett). Det kan vara flera olika bjälklag i en byggnad ex. vindsbjälklag, mellanbjälklag och golvbjälklag. Bjälklagen påverkas dels av sin egen last men även nyttig last som ex. möbler och människor. 1
Takstolar finns i många olika former. De ska kunna bära laster som vind, nederbörd, människor och det tak som ska komma att ligga på dem samt sin egen last. Bärande väggar påverkas av laster vertikalt av bjälklag, men även horisontellt eftersom den påverkas av skjuvkrafter i väggens plan. Ytterväggar ska anpassas från laster som ex vind. Pelare används som vertikala bärverk i sådana situationer då man behöver stora sammanhängande golvytor ex om man vill ha en öppen planlösning, som kök och vardagsrum i en enda stor yta. Pelare ska dimensioneras för laster av vindsbjälklag, takbalken och sin egen last, den ska även anpassas för laster som människor om någon person skulle trilla emot den exempelvis. 3. Ange vad DVUT är och den kan representerar olika typer av byggnadskonstruktioner och för olika orter i Sverige! 3 p Svar: DVUT står för dimensionerad vinterutetemperatur. Det är en medeltemperatur som avser minst ett dygn, där temperaturen är som kallast (medelvärdet av den lägsta vintertemperaturen vanligtvis under ett år). Detta bestäms av byggnadens tidskonstant och vart i landet den ligger. Hur många dygn som räknas beror på vilken typ av byggnad det är. Ett vanligt träregelhus ligger oftast tidkonstanten på 1 och 2 dygn, när det gäller tyngre byggnader kan tidskonstanden vara 4 dygn, men kan i vissa fall vara mer. DVUT används för att räkna ut en byggnads effektbehov. SMHI gör mätningar om detta med jämna mellanrum och visar tabeller över en del orter i Sverige eftersom denna temperatur beror på vart i landet man befinner sig. Man kan ex inte mäta samma temperatur i Kiruna och Lund med tanke på att det är ett betydligt mildare klimat i Lund än i Kiruna. 4. Vilka är klimatskalets (klimatskärmens) olika uppgifter för en normal byggnad och ange vilka delar av byggnaden som ingår i klimatskalet! 5 p Svar: Klimatskalet innefattas av byggnadens ytterhölje, alltså väggar, golv, fönster, dörrar och tak. Klimatskalets främsta uppgift är att stå emot nederbörd, kyla, nötning och vind. Klimatskalet ska alltså skydda inomhusklimatet från utomhusklimatet. Man bör förhindra ofrivillig ventilation och dragigt inomhusklimat, detta genom att täta, mycket värmeisolering bidrar till en varmare och behagligare inneluftstemperatur och stänger även ute solvärmen under gassande sommardagar. De olika delarna på klimatskalet har olika uppgifter. 2
Fönster Fönster har i uppgift att släppa in ljus. Soljuset bidrar även med värmeenergi (gratis energi) Tak Har i uppgift att behålla värmen, eftersom värme stiger kan det vara bra att isolera taket väl. Taket ska skydda den bärande stommen och byggnaden över lag mot slagregn, snö och vind, även fukt. Mark platta Har i uppgift att stå emot markfukt och fuktrik luft i inneklimatet. Yttervägg Väggen ska skydda mot väder och vind, vara tät och välisolerad så värmen stannar kvar inne. Den ska också skydda den bärande stommen mot luftburen fuktbelastning. 5. I byggprocessen finns krav som specificerar inomhusklimatet. Ange minst fem och hur dessa påverkar byggnadskonstruktionen! 5 p Svar: ventilation. Ventilationssystem ska kunna tillföra det uteluftsflöde till byggnaden som är nödvändigt. Systemen ska också ha förmåga att transportera bort ämnen som är hälsofarliga, besvärande doft och fukt, men även få bort föroreningar av maskiner och utsöndringsprodukter av material och människor. Lägsta uteluftsflöde ska motsvara 0,35 l/s per m² golvarea + 7 l/s per person när någon vistas i bostaden och 0,10 l/s per m² golvarea när ingen vistas i där, om ventilationssystemet utformas med närvaro- och behovsstyrning. Byggkonstruktionen anpassas på ett sådant sätt att ventilationen kommer kunna placeras på ett så effektivt ställe som möjligt. Där den gör mest nytta och suger in den friskaste luften samt inte hamnar på ett ställe där den är i vägen eller orsakar försvagning av stommen. Ljus Byggnader ska byggas så tillfredställande ljusförhållanden kan uppnås, utan att det på något vis riskerar människors hälsa och att skaderisker uppkommer. Ljusförhållandet är uppnått när inga störande reflexer, bländning förekommer och tillräcklig ljusstyrka och ljushet uppnås. 3
För att montera in fönster krävs det en anpassning av byggkonstruktionen där fönstret sätts på ett sådant ställa att kraven uppnås, detta kräver planering! Byggnadens skelett ska inte heller försvagas. Se till att täta så fukt inte kommer in, kan bli en onödigt stor köldbrygga! Termiskt klimat Termiskt klimat är ett begrepp som används för att beskriva hur ett utrymme upplevs av människan temperaturmässigt. Detta uppnås när temperaturen uppfattas som behaglig i byggnaden. Vilken temperatur det ska hålla beror på vilket typ av byggnad det är. Det vanliga är någonstans vid 18 C-26 C undantag från affärslokaler där den tillåtna temperaturen är något lägre, 16 C- 22 C. Detta beräknas utifrån vad människan förväntas bära för kläder i de olika byggnaderna, om det är sommar eller vinter och vad byggnaden kommer användas till. Ex förskola där barnen kryper på golvet kan ha ett behov av en varmare temperatur än en matbutik där människan kommer in och ska handla med ytterkläderna på. För att uppnå dessa krav krävs det tätning av byggnaden för att få bort köldbryggor och ofrivillig ventilation, mer isolering vilket innebär tjockare väggar, fönster med ett bättre U-värde. Energieffektivisera byggnaden så mycket det är möjligt helt enkelt. Även här kommer alltså byggkonstruktionen få anpassas. Fukt Byggnader ska byggas på ett sådant sätt att fukt inte ska kunna orsaka skador, lukt, mögel, röta eller andra mikroorganismer som påverkar hälsan. Överstiger fuktnivån 75% ses det som kritiskt fukttillstånd. För att hålla fukt borta sätts en fukt och ångspärr i väggar och tak, även tätning av byggnaden är viktig och en god ventilation. Återigen anpassas byggnadskonstruktionen. Vatten och avlopp Byggnader och installationer som hör hit ska byggas så att hygienförhållanden och vattenkvalitén tillfredsställer allmänna hälsokrav. Detta beror på vilket ändamål ex. vattnet ska användas till. Tappkallvatten ska vara drickbart bl.a. värmer du upp tappkallvattnet får du tappvarmvatten som du exempelvis duschar i. Detta vatten behöver 4
såklart vara i väldigt god kvalité. Vatten som inte uppfyller kraven för tappvatten kan användas som uppvärmning, kyla, toalettspolningar, tvättmaskiner osv. För att uppfylla kraven för tappvatten bör inte mängden upplöst bly i vattnet överstiga 5 µg. Byggkonstruktionen påverkas av håltagning för rör som ska placeras på ett ställe i konstruktionen där de är i skymundan (så man slipper klättra över avloppsrören för att komma till soffan exempelvis) även där det drar som mest nytta, och där det som minst bidrar till skada i byggnaden. Rör brukar dras vid marken för att minska fuktskador bl.a. isolera rören väl! Byggkonstruktionen ska alltså anpassas utefter alla dessa krav. Se till att planera noga vid nybygge för att få ett så bra resultat som möjligt. Annars kan skador av fukt, många köldbryggor och onödigt mycket ofrivillig ventilation uppkomma och då är inte kraven uppfyllda. 6. Hur har byggnaders klimatskärm utvecklats från 1800-talet och tills idag och vilka funktioner och delar i modern väggkonstruktion har tillkommit och varför. 8 p Svar: På 1800-talet börjar historien om dagens moderna isolering, man började isolera byggnader medvetet. Detta berodde på de knappa resurser som andra världskriget medförde och det blev rejäla påkänningar av de höga kostnaderna att värma upp byggnaderna. Till en början bestod isoleringen av halm och sågspån. På 1930-talet började mattor, skivor och lösull av glas att användas i Sverige till en början som rörisolering men senare även som värmeisolering. Mineralullen fick sitt genombrott under 1950- och 1960- talet då bostadsbyggandet ökade kraftigt. Under denna tid hade man en god tillgång till olja och det var en billig resurs man kunde använda för att värma upp byggnader med. Under 1970-talet steg oljepriserna drastiskt, efter att varit en billig och god tillgång. Det upptäcktes att oljan var en resurs som tids nog skulle ta slut om man använde den slösaktigt. Det här ledde till en utvekling av byggnads och installationstekniken. År 1977 skärptes kraven ordentligt gällande värmeåtervinning av ventilationsluft och värmeisolering, även krav på husets lufttäthet kom att träda fram. Ventilationssystem med en effektivare värmeåtervinning togs fram, väggar och bjälklag förnyades och fick en bättre isolering, Nya uppvärmningsformer togs fram och fönster fick en bättre värmeisoleringsförmåga. På 1970-talet var det vanligt att värma upp byggnader med direkt 5
el medan man innan använt sig av oljebrännare. Efterfrågan om isoleringskivor och lösull har minskat och ökat beroende på konjunkturen 1970-1980 talet var en sådan tid. Idag har klimatskalet många olika skikt som skyddar det på olika vis; Värmeskydd Minimerar värmetransport av strålning, ledning och konvektion. Detta skydd skapas av värmeisolerande material. Luft ska förhindras att cirkulera i isoleringen för bästa effekt, man bör även fylla hela utrymmet av väggen med isolering så man inte struntar i exempelvis hörnen. Värmeisoleringen bör också ha kontakt med konstruktionens varma yta. På det viset uppkommer en bättre värmeisoleringsförmåga och ett behagligare, hälsosammare inomhusklimat. Nederbördskydd Det är ett materialiskt skikt som förhindrar snö och regn att tränga in i byggnadens konstruktion och på det viset inte göra någon skada (fukt och andra skador.) Luft och ångtäthet Finns på insidan av konstruktionen detta är vanligtvis en plastfolie som monteras upp på konstruktionens varma sida, alltså på insidan. Den skyddar mot att fukttransport och luftrörelser tar sig in i byggnaden och bidrar till fukt, drag och dålig värmeisolering. Ventilerade luftspalter Finns bakom fasadskikt och under många tak med ventilerad uteluft. Den har i uppgift att ventilera och dränera bort eventuellt regnvatten eller smält snö. Luftspalten ventilerar även bort fukt inifrån och hindrar regnvattnet och den smältasnön att nå fuktkänsliga delar i konstruktionen. Vindskydd Ett materialskikt som hindrar luft att tränga in i isoleringen vid tak och fasad. Är detta dåligt leder det till en dålig värmeisoleringsförmåga. Det får inte heller vara för tätt mot ångdiffusionen p.g.a. att det bidrar till att fukt som kommit in i konstruktionen inte kan torka bort utifrån (mögel, röta). Tjälskydd Tjäle kan orsaka sättningar i marken och detta skydd förhindrar att skador uppkommer av tjällyftningen. Tjäldjupet varierar vart i landet man befinner sig. Dessa delar har tillkommit för att få en mer energieffektiv byggnad som inte behövs värma upp på samma sätt som äldre byggnader måste göra för att hålla värmen. Detta medför lägre kostnader och är mer miljösmart. Människan upplever även inomhusklimatet som behagligare 6
när det inte är dragigt och kallat på vintern eller alldeles för varmt på sommaren. Eftersom att hus tätas och idag ska vara energieffektiva krävs det att man skyddar byggnaden noga mot fukt, regn och smältsnö för att inte fuktsskador. 7. I ett modernt värmeisolerande material, mineralull, transporteras värmeenergi inifrån och ut på flera sätt, vilka är dessa? Hur skiljer sig dessa mot t ex cellplast? 5 p Svar: Värmeöverföring är transport av värmeenergi detta sker på grund av temperaturskillnader mellan två föremål eller inom samma föremål. Det sker genom ledning, strålning och konvektion. Konvektion(luftrörelse) Värme som överförs mellan en gas eller en vätska och en fastkropp kallas för konvektion(värme flyttas med rörelse av gas och vätskor). Ett exempel är när du blåser håret med en hårfön blir hårbotten varm, detta beror på att luften avger värme och hela tiden kommer ny varm luft som ersätter den luft som redan angivit värme. Strålning Alla föremål som överskrider den absoluta nollpunkten avger värmestrålning. Det är atomernas värmerörelse som ger upphov till elektromagnetisk strålning (kommer från rymden ). Ex. Du har parkerat din bil nära ytterväggen på ditt hus och ska åka iväg en kall vintermorgon, detta kommer resultera i att det är frost på rutorna. Däremot kommer rutorna som står mot ytterväggen vara frostfria, detta pga. Strålning som ytterväggen avgett till bilens rutor. Ledning Hur stor ledningen är beror på temperaturskillnaden och materialets värmeledningsförmåga. Detta sker i fast, flytande eller gasformig media. Ex. om du lägger din ena hand på en ett bord som är gjort av trä och den andra på ett bord gjort av metall kommer handen du lagt på metallbordet kännas kallare än den du lagt på träbordet. Detta beror på att metall har en bättre värmeledningsförmåga än trä, alltså metallen leder bort värmen från handen snabbare än träet. Mineralull har en dålig värmeledningsförmåga, detta beror på att den innehåller ca 80 % luft som har förmågan att stå still. Det är ett poröst material som inte har några slutna celler, detta kan medföra konvektion från blåst utifrån in i materialet. För att förhindra konvektionen krävs ett vindskydd som ska monteras på ett sådant vis att inte springor och spalter uppstår, detta kan försämra isoleringsförmågan. 7
Cellplasten är ett mycket tätare material än mineralullen och består av slutna celler. Det är ett material som inte tar åt sig fukt och kan därför användas som isolering där fuktnivån är hög. Konvektion i materialet sker alltså inte, undantag i springorna. I cellplasten är det endast temperaturskillnaden som går igenom. 8. Gamla byggnader kan skyddas för tekniska förändringar, som förstör eller vanställer utseendet eller ursprunglig funktionen. Ange byggnadsdelar som kan beröras och hur! 6 p Svar: Gamla byggnader kan vara Q-märkta vilket innebär att det är reglerat hur de får förändras. Det är byggnader som omfattas av flera typer av skyddslagstiftning. Detta kallas ofta för k-märkt i folkmun och har ingen juridisk eller formell innebörd, men man menar detsamma. Detta är vanligen byggnader som har ett historiskt värde nu och även i framtiden exempelvis kyrkor. En byggnad kan även vara reglerad i detaljplanen vilket innebär att man måste söka bygglov för att göra en förändring som väsentligt påverkar en byggnads funktion och utseende. Dessa byggnader skyddas ofta av kommunen genom PBL (plan-och byggnadslagen) ofta kulturhistoriskt värdefulla byggnader exempelvis; Gävle Teater Stenebergs sockerbruk Delar som kan beröras beror från fall till fall, men oftast till det yttre. Det kan vara fasaden som inte får ändra material eller färg, t.ex. är panelen röd och stående ska det fortsätta att vara det. Fönster får inte ändra material och utseende, taket får inte ändra stil, färg eller material. Tilläggsisolering kan ex ändra utseende på byggnaden, får inte ske. Ytskiktet ska alltså inte förändras utan bevaras precis på det vis det alltid sett ut pga. kulturhistoriskt intresse. I vissa fall berörs även insidan av huset och en del fast inredning. Det kan vara allt från en öppenspis till en dörr med ett hål i. Alltså väggar, taper, gammal järnspis, en detalj i golvet osv. 8
Att en byggnad är q-märkt innebär alltså vissa delar i byggnaden inte får förändras utan ska behålla sitt ursprung. 9. Murar-Pelle har lagt en planka på två bockar för att bättre komma upp. Han väger 100 kg med snickarbältet och står i mitten på plankan. Den håller med en liten marginal. Bockarna har vardera 4 ben med 5 cm² yta i kontakt med marken, som är en dålig lera som klarar av max 0,7 MPa. Då kommer hantlangaren Bus-Kalle på 80 kg med en öl som han vill ge Pelle. Han vill klättra upp på ena bocken och ge honom ölen. Murar-Pelle är törstig och går emot honom. Är det så klokt? Visa med enkla beräkningar? 6 p Murar Pelle 100 kg Här kommer Bus Kalle Han ska upp hit Det är högt! Svar: Nej! Det är inte klokt av Murar-Pelle och Bus-Kalle att göra detta. Eftersom att leran inte kommer orka bära trycket. Bocken kommer därför sjunka ner i backen. Murar-Pelle skulle dessutom för att vara på den säkra sidan lägga ännu en planka ovanpå den andra för att få en bättre hålbarhet i virket (plankan böjer sig även då men inte lika mycket), skulle han även spika ihop två plankor skulle hållbarheten bli ännu bättre. Då slipper han förskjutning och skjuvning mellan plankorna och på det viset blir de ihop spikade plankorna starkare (böjer sig nästan inte alls). Eftersom att Pelle står i mitten på brädan fördelas hans vikt på de båda bockarna med halva hans vikt vilket innebär 100/2=50 kg. Vilket innebär: P=F/A (F = m*a) = 50*10/0,002= 250 000 N/m²=> 250 000 Pa = 250 KPa = 0,25 MPa (När Pelle står ensam på brädan i mitten.) Om Kalle står på den ena bocken med sin vikt på 80 Kg utgör han ett tryk på: P=F/A (F=m*a) = 80*10/0,002 = 400 000 Pa = 400 KPa = 0,40 MPa 9
När Kalle och Pelle står på detta vis utgörs ett tryck på den bock som kalle kliver upp på till; 0,25 + 0,40 = 0,65 MPa Redan nu syns det att det är gränsfall på det tryck som konstruktionen klarar av. Om Pelle nu börjar gå emot Kalle ökar trycket ännu mer på bocken, säg att Pelle möter upp Kalle på halva vägen därifrån han nu står kommer Pelles vikt för bocken uppgå till 75 Kg Eftersom: 100/4=25 Kg och 25 * 3= 75 Kg P=F/A (F = m*a) = 75*10/0,002=375 000 Pa = 375 KPa = 0,38 MPa När trycket för Pelle (när han flyttat på sig) och Kalle läggs ihop blir det ett tryck på; 0.40 + 0,38 = 0,78 MPa Detta bevisar att den dåliga leran inte kommer att klara av trycket! 10. En vägg i Lund har ett U-värde på 0,18 i ett monteringsfärdigt hus. Om huset hade monterats i Luleå istället, vilken differens hade det blivit i värmeförluster vid DVUT i Watt och i %? Väggen är en träregelvägg. Inomhustemperatur sätts till 21 C. 5 p (se tabell) Svar: Eftersom det vanligaste gällande normala träregelhus är en tidskonstant på DVUT 1 och 2-dygn, togs skillnaden där emellan för att beräkna uppgiften. Alltså; DVUT för Luleå = - 27,7 dygn 1 och -26,9 dygn 2 = 27,7 26,9 = 0,8 temperatursskillnad. Alltså blir den dimensionerande utevintertemperaturen för Luleå 0,8/2 = 0,4.= 26,9 + 0,4 = - 27, 3 C DVUT för Lund = -11,6 dygn 1 och -10,6 dygn 2 = 11,6-10,6 = 1 temperatursskillnad. Alltså blir den dimensionerande utevintertemperaturen för Lund 10
1/2 = 0,5 = 10,6 + 0,5 = -11,1 C TLuleå = 21-(-27,3) = 48,3 C TLund =21-(-11,1) =32,1 C För att räkna ut värmeförluster används denna formel; Q =U * A * T Där; Q= Effekt Transmission [w] U= U-värde [w/m²k] A= Arean [m²] = anges som 1 m² för att den beräknas på en vägg. T = Temperaturskillnaden [K] QLuleå= 48,3 * 0,18 * 1= 8,70 w QLund= 32,1 * 0,18 * 1= 5,79 w QLuleå QLund= skillnaden i watt mellan Luleå och Lund. 8,70 5,79 = 2,91 w 3 w QLund/ QLuleå = skillnaden i procent mellan Luleå och Lund. 8,70/5,79 1,50 = 50 % Differensen hade alltså blivit 3 w/m² och 50 % räknat på 1 m² i värmeförluster. 11
Del II 11. Beräkna U-värdet för nedanstående träregelvägg! Men reflektera över om man kunde ha konstruerat väggen på annat sätt utan att öka den totala tjockleken men med ett bättre U-värde! Utnyttja de materialkonstanter ni fått tidigare. 15 p Utifrån: Träpanel 22+22 mm Luftspalt 25 mm Vindskydd träfiberskiva 13 mm Min ull mellan träregel 195 mm Ångspärr Gipsskiva 12 mm Tapet Antag träregelandel 14% Svar: U 1 Träfiberskiva λ = 0,14 d= 13mm= 0,013 m R=d/λ = 0,013/0,14 = 0,093 m 2 K/W Gipsskiva λ = 0,25 d= 12mm= 0,012 m R=d/λ = 0,012/0,25 = 0,048 m 2 K/W Mineralull λ= 0,037 d= 195 mm= 0,195 m R= d/λ = 0,195/0,035 = 5,27 m 2 K/W R si + R se = 0,2 summan innefattar träfasad och luftspalt. R si och R se är övergångsmotstånd från ett ämne till ett annat. R 1 = 0,093 + 0,048 + 5,27 + 0,2 = 5,61 m 2 K/W U 1 = 1/5,61 = 0,18 m 2 K/W U 2 12
Träfiberskiva R=d/λ = 0,013/0,14 = 0,093 m 2 K/W Gipsskiva R=d/λ = 0,012/0,25 = 0,048 m 2 K/W Träreglar λ= 0,14 d= 195 mm = 0.195 m R=d/λ = 0,195/0,14= 1,39 m 2 K/W R si + R se = 0,2 summan innefattar träfasad och luftspalt. R si och R se är övergångsmotstånd från ett ämne till ett annat. R 2 = 0,093 + 0,048 + 1,39 + 0,2 = 1,73 m 2 K/W U 2 = 1/1,73= 0,58 m 2 K/W U U= U 1 * 0,86 + U 2 *0,14 U= 0,18 * 0,86 + 0,58 * 0,14 =0,24 m 2 K/W Om det är möjligt för konstruktionen kan en minskning av träregeln vara ett alternativ. Eftersom att detta innebär en försvagning av konstruktionen, måste beräkningar på bärigheten (krafterna) göras för att säkert fastställa att detta är möjligt. Om detta är ett alternativ kan träfiberskivan bytas ut mot en tjockare fasadskiva. Detta innebär att köldbryggan kommer minskas kraftigt. Ex: I förslaget nedan byts träfiberskivan ut mot en fasadskiva (västkustssiva). Denna skiva behöver inga reglar pga. att den har en hög densitet och håller självmant stadgan. Det som händer med konstruktionen är att träfiberskivan försvinner, minerallullen och träreglar bli 145 mm och en 70 mm fasadskiva (västkustskiva) läggs till samt att luftspalten bli 18 mm istället för 25 mm. U 1 13
Fasadskiva λ= 0,033 d= 70 mm=0,07m R=d/λ = 0,07/0,033=2,12 m²k/w Gipsskiva R= 0,048 m 2 K/W Mineralull λ= 0,037 d= 145mm= 0,145 m R=d/λ = 0,145/0,037= 3,92 m²k/w R si + R se = 0,2 summan innefattar träfasad och luftspalt. R si och R se är övergångsmotstånd från ett ämne till ett annat. R 1 = 2,12 + 0,048 + 3,92 + 0,2 = 6,29 m 2 K/W U 1 = 1/6,29 = 0,16 m 2 K/W U 2 Fasadskiva λ= 0,033 d= 70 mm=0,07m R=d/λ = 0,07/0,033=2,12 m²k/w Gipsskiva R= 0,048 m 2 K/W Träregel λ= 0,14 d= 145 mm = 0,145 m R=d/λ = 0,145/0,12=1,04 m²k/w R si + R se = 0,2 summan innefattar träfasad och luftspalt. R si och R se är övergångsmotstånd från ett ämne till ett annat. R 2 = 2,12 + 0,048 + 1,04 +0,2 = 3,41 m 2 K/W U 2 = 1/3,41= 0,29 m 2 K/W U U= U 1 * 0,86 + U 2 *0,14 14
U= 0,16*0,86 + 0,29*0,14= 0,18 m 2 K/W Slutsats: Om detta alternativ är möjligt blir U-värdet 0,18 m 2 K/W istället för 0,24 m 2 K/W vilket skulle vara en förbättring på 0,06 m 2 K/W. 12. Vad är ett vindskydd i konstruktionen? Vilken nytta gör den för byggnaden? Hur känner vi dess funktion? Hur påverkar byggnadskonstruktion val och utförande av ett vindskydd? Illustrera med några exempel! 7 p Svar: Ett vindskydd är ett material som skyddar konstruktionen mot blåst. Mineralull (gäller även all annan porös värmeisolering) som är den vanligaste värmeisoleringen behöver skyddas mot blåst för att inte få luftrörelser in i materialet. Vindskyddets viktigaste uppgift är alltså att förhindra vindpåverkande luftrörelser som försämrar värmeisoleringsförmågan. Vindskyddet placeras alltid nära konstruktionens utsida, detta innebär att materialet måste vara anpassat för att motstå uteklimatet. Vindskyddet bör därför ha ett vattenavledande ytskikt för att vatten och fukt bakom fasadskiktet inte ska ta sig in i konstruktionen och skada vindskydd, värmeisolering eller den bärande stommen. Vindskydd som används för exempelvis mineralullsisolerade väggar är papp, vattenånggenomsläppliga folier eller skivmaterail. Det är viktigt att papp och folier överlappas och att skarvar är klämda, samt att skivmaterialets kanter är väl understödda och skruv och spikavstånd ska inte vara för stora. Om inte monteringanvisningar följs kan blåst ändå ta sig in i värmeisolernigen, detta är alltså väldigt noga att följa. Det är viktigt att understryka att även fasaden är ett vindskydd i sig. Den står också emot mycket blåst, men ofta behöver den hjälp. Nedan visas ett exempel på 3 olika mineralullsisolerade väggkonstruktioner med olika val av vindskydd. 15
I det första exemplet läggs först ett lager av mineralull som inte kräver något vindskydd, därefter läggs vindskyddet av papper som klistras fast på mineralullen och därefter läggs ytligare ett med mineralull som är mer poröst och behöver vindskydd. I det andra exemplet läggs vindskyddet direkt efter fasadmaterialet, här i form gips, board, folie eller papper. Sen läggs en lätt mineralull (väldigt porös) som är i behov av ett vindskydd för att inte få egenkonvektion. I det tredje exemplet läggs en mineralull som inte behöver ett vindskydd, alltså finns inget vindskydd i detta exempel. Dessa exempel visar att beroende av vilket material som väljs som vindskydd förändras väggkonstruktionen. 16
13. Hur ser temperaturgradienten ut inuti ett Sandwich - element? Om det är 22 C inne och -24 C ute var ligger dagg- och fryspunkten? 8 p Utifrån och in Ytbeläggning sten 30 mm Betong 70 mm Cellplast 125 mm Betong 140 mm Tunn avjämning 10 mm Använd värmeledningstal mm enl föreläsning. Svar: Anta att vi har en luftfuktighet på 40 % vid temperaturen 22 C inomhus, då kommer daggpunkten hamna på 8 C. Fryspunkten hamnar där temperaturen i väggen når 0 C. Daggpunkten kommer att hamna i isoleringen medan fryspunkten kommer hamna i betongen mot ytterväggen. Det kommer se ut ungefär som exemplet nedan; Olika material har olika värmeledningsförmågor. I detta fall innehåller väggen betong och värmeisoleringen cellplast. Betongen har en bra värmeledningsförmåga, medan cellplasten har en sämre värmeledningsförmåga. Detta innebär som man ser på exemplet ovan att temperaturskillnaden i betongen blir inte lika stor som i cellplasten. 17
14. Moderna fönster är vida överlägsna gamla fönster från förra sekelskiftet, möjligtvis undantaget livslängden på träet. Beskriv konstruktionsdelarna i ett modernt 3-glasfönster, både delarna runtom glaset och själva glaspartiet om U-värdet är bättre än 1,2 W/m², K. Skissa på en konventionell beräkning av U-värdet med övergångsmotstånd och luftspalter på 12-15 mm och förklara skillnaden i moderna fönster! 12 p Svar: Idag har fönster betydligt längre U-värde än 1,0 W/m²K. Detta beror på att fönsterrutan blivit mycket bättre, idag har karmar och bågar sämre värmeisoleringsförmåga än fönsterrutan, förr var det tvärtom. Dock har karmar och bågar detaljförbättrats i fönsterkonstruktionen, men problemet med köldbryggor återstår. Detta har varit en betydelsefull utvekling av glas och fönstertekniken. Det som har kommit hända är att fönsters glasytor kommer vara förhållandevis varma under kalla vinterdagar, yttertemperatur kommer i verklighet bli så hög att kallras vid normalstora fönster inte längre kommer ske. Det är därför inte längre nödvändigt att ha en värmekälla under fönstret som komposition, nu kan man med större frihet välja uppvärmningssystem som kan förenklas kraftigt. Man kan även placera skrivbord, läshörnor osv i närheten av ett fönster utan att uppfatta kyla. Solinstrålning genom fönster täcker snabbt värmebehovet i en välisolerad byggnad. Måttligt stora fönster tillför tillräckligt mycket med värme för att kompensera värmebehovet under stora delar av året. Viktigt att tänka på är att stora och höga fönster kan ge problem med kallras än idag, där är en värmekälla under fönstret och att ha välisolerade fönster fortfarande nödvändigt. Använder man stora fönster i sydliga vädersträck i ett välisolerat hus kommer problemet istället vara ett för varmt inneklimat, framför allt under sommar, vår och höst. 18
Fönster är svagaste länken i värmeisoleringen på ett hus. Värmetransporten är 10 gånger större per ytenhet genom fönster än i välisolerade väggar när ingen solinsstrålning diffus eller direkt träffar fönstret. För att slippa stora värmeförluster genom fönster bör man alltså välja måttligt stora fönster, som ändå är tillräckligt stora för att täcka dagsljusbehovet. Tänk lagom, som svenskar är så bra på. Ett fönster består av följande delar; Karm Det är den delen på fönstret som du fäster i väggen, alltså ramkonstruktionen längst ut på fönstret. Båge Det är delen som sitter innanför karmen. I bågen lägger du i fönstret. Man kan säga att bågen är glasets ram. Spröjs Det är den delen som delar av fönstret i sektioner, det gör att fönstret upplevs trevligare och får fönstret att smälta ihop med byggnaden. Det blir alltså en behagligare helhet att titta på. Spröjs består oftast av trä, men finns även i plast och är enkla att fästa. Det finns många olika sorter av spröjs den vanligaste är den som delar av fönstret i fyra delar. Droppbleck Det är den del som sitter under själva fönstret. Droppblekets uppgift är att skydda väggkonstruktionen från att snö och regn tränger sig in. Glas * 3 Ett fönster som är konstruerat med 3 lager glas, mellan glasen finns mellanrum som fyllts med gas eller luft. På nyare konstruktioner är gas vanligaste pga. att de har en lägre värmeledningsförmåga. Gas som används är vanligtvis argon eller krypton. Glas * 2 Ett fönster som är konstruerat med 2 lager glas, mellan glasen finns även här ett mellanrum som är fyllt av gas eller luft, en så kallad luft eller gasspalt. Idag använder man sig ofta av ett lågemissionsskikt som man penslar på glasrutorna. Det är ett tunt skikt av silver eller tennoxid. Denna beläggning motsvarar ungefär en extra luftspalt. Denna beläggning används oftast på insidan av förseglade fönsterglas för att skydda mot mekanisk åverkan som ex: fönsterputsning. U-värde med denna beläggning på ett 2 glasfönster motsvarar 19
ett 3 glasfönster utan beläggning. Alltså med tekniken som finns idag kan det i vissa fall vara värt att välja ett 2 glas fönster framför ett 3-glasfönster, eftersom att 3 glasfönster är tyngre och bredare i konstruktionen. Med en 2 glasfönster kan du uppnå en nättare och lättare konstruktion. Nedan har två exempel av beräkning av U-värde på fönster gjort; Ex 1 är beräknat på ett 2 glasfönster med en luftspalt på 15 mm Glasrutor λ= 1 d= 4 mm * 2 = 0,008 m R= d/λ= 0,008/1= 0,008 m²k/w Luftspalt λ= 0,026 d= 15mm = 0,015 m R= d/λ= 0,015/0,026= 0,58 m²k/w R si = 0,13 R se = 0,04 R si och R se är övergångsmotstånd från ett ämne till ett annat. R= 0,008+0,58 + 0,13 + 0,04 = 0,76 m²k/w U= 1/0,76=1,32 m²k/w Ex 2 är beräknat på ett 3 glasfönster med två luftspalter på 15mm vardera, alltså 30mm Glasrutor λ= 1 d= 4 mm * 3 = 0,012 m R= d/λ= 0,012/1= 0,012 m²k/w Luftspalt 20
λ= 0,026 d= 15mm * 2 = 0,030 m R= d/λ= 0,030/0,026= 1,15 m²k/w R si = 0,13 R se = 0,04 R si och R se är övergångsmotstånd från ett ämne till ett annat. R= 0,030+1,15 + 0,13 +0,04 = 1,35 m²k/w U= 1/1,35=0,74 m²k/w Detta bevisar att 3-glasfönster har ett bättre U-värde än 2 glasfönster. Dessa exempel är inte helt korrekta pga. stora köldbryggor som löper genom fönstret inte är medräknade. I moderna fönster används vanligtvis ädelgas (gasspalt), oftast argon eller krypton. Detta för att gas harr en längre värmeledningsförmåga än luft. I vissa fall används även en beläggning (lågemissionsskikt) på glasets insida det är ett tunt skikt av silver eller tennoxid. Detta belägg motsvarar en extra luftspalt. 21
15. För klara nedanstående ekvation, när den används och vilka komponenterna är! Förklara även sortenheterna! Om begreppet F/m² bildas, vad är det och vilka alternativa sortenheter kan då användas istället och för olika sammanhang? Vilka? 8 p Svar: Detta är Newtons kraftekvation den används när man beräknar ett föremåls kraft eller tyngd. Storheterna är; m (massa) = vikten i detta exempel Kg a (acceleration) = farten ett föremål har vid en speciell hastighet och tidpunkt. I detta exempel m/s² F (kraft). = Den kraft föremålet har i detta exempel N(newton) Enheterna är; Kg (kilogram) m/s² N (newton) = kg*m/s 2 (om man vill göra en enhetsanalys är det bättre att skriva ut N som kg*m/s 2 ) 1 newton väger ungefär lika mycket som ett mindre äpple. P=F/A är ekvationen för att räkna ut det tryck ett föremål utgör ex; det tryck jag utgör genom att stå på golvet. P (tryck), F (kraft) och A (area). När man räknar på tryck använder man sig av enheten Pa (pascal) som beroende av talets storlek kan göras om till KPa (kilopascal) MPa (Megapascal) osv. Kg/ms 2 = N/m 2 = Pa 22