Metodik för fuktsäkerhetsdimensionering med hänsyn till mikrobiell påväxt Sven Thelandersson Konstruktionsteknik, LTH
Projekteringsprincip material i klimatskärmen Indata Uteklimatdata Inkl Meso Inneklimat Materialdata Övrig indata = relativ fuktighet Byggnadsfysikaliskt analysverktyg, t.ex. WUFI (används redan av vissa konsulter) Exponering av materialytan [ (t),t(t)] Antaganden om ventilationsförhållanden Lufttäthetsförhållanden Modifiera utformningen Materialets resistens Mögelpåväxt? JA NEJ OK
Huvudfrågor att lösa för att detta skall fungera som ett praktiskt verktyg Hur definiera dimensionerande klimatindata? Spelregler för val av antaganden vid modelleringen av en konstruktion(idealiseringar, ventilationsgrad, etc.)? Hur utvärdera resultat i form av [ (t),t(t)] med avseende på risk för mögelpåväxt? Hur hantera konstruktionsdetaljer (anslutningar, genomföringar etc.) som inte beskrivs i byggnadsfysikmodellen? Vilken risk kan accepteras för att man inte uppnår det man avser? RäknaF (Petter)
T [ o C] / RH [%] Gränstillstånd för initiering av mikrobiell påväxt Tillämpning: Material i klimatskärmen, där påväxt normalt inte bör accepteras Definition av initiering: Sporgroning kan observeras i mikroskop Utvärdering av gränstillstånd: Måste kunna göras för kontinuerliga tidsserier av kopplade värden på relativ fuktighet ( ) och temperatur (T) 1 9 8 7 6 5 Weekly outdoor averages in Stockholm, 22 Relative humidity 3 2 1 Temperature -1-2 1 5 1 15 2 25 3 35 4 45 52 weeks Gränstillstånd= mögelindex 1 Mögelindex 6 Question: Will the limit state be violated under this type of exposure?
BBR Anger kritiskt fukttillstånd crit som inte får överskridas Detta är ett alltför onyanserat synsätt Alternativ metodik beskrivs i publicerad artikel nedan
Dos-respons modell där Definiera dos som D D ( ) D ( T ) T och T är dygnsmedelvärden av relativ fuktighet respektive temperatur D kan tolkas som tid i dagar vid givet referensklimat Valt referensklimat (Relativ Fuktighet = 9%, TemperatureT = 2 C) ger t.ex. initiering av påväxt efter 38 dagar för gransplint (Viitanen, 1996) Gränstillståndet uppnås alltså när D =D crit = 38 dagar för hyvlad gransplint (enligt Viitanens resultat) Den kritiska dosen D crit beror av ytstruktur och substrat (material) Omvandlar dynamisk klimatpåverkan till ett index som beskriver mögelrisken
D ( ) beskriver hastigheten i processen för andra värden på Utvärderades från Viitanens data för >75% Retardation (D ( )<) antas för torra förhållanden 5 D (days) 4 3 2 DRH Tolkning, ex. 1 dag med =97 %, T=2 C motsvarar 3.2 dagar vid referensklimat 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 % -1 Relative humidity % Mögelsporerna tycker inte om när det är torrt utan antas gå tillbaka i utvecklingen
Analogt beskriver D T (T) inverkan av temperatur Utvärderades från Viitanens data för <T<3 C Retardation: D T = -,5 för T< 1,4 1,2 1 Dose factor DT,8,6 DRT,4,2 5 1 15 2 25 3 T C
Climate conditions during 9 years in Lund and Kiruna
Exposure of spruce sapwood outdoors under shelter during 34 years Lund, Southern Sweden (more warm and humid climate) Kiruna, northern Sweden (colder and more dry climate) Relative dose = D/D crit = 1 implies onset of mould growth
Mould growth risk for wood sheltered outdoors (spruce sapwood) Calculations made for 8 sites in Sweden 47 years of data from SMHI (T, RH) 1 Kiruna - RH and temperature for one year 8 6 4 2-2 1 2 3 1 Visby - RH and temperature for one year 8 6 4 2-2 1 2 3
F(x) Results 1 CDFs for annual maxima of D rel.9.8.7.6.5.4.3.2.1 Onset of mould 47 years Annual max of D rel Kiruna Luleå Bromma Karlstad Visby Umeå Frösön Säve 1 2 3 4 5 Relative dose D rel
Labtester av påväxt utförda av SP i WoodBuild Huvudsyften Verifiera dos-responsmodell Undersöka effekten av varierande klimat Ge underlag för utveckling av standardiserad testmetod Resultat i dagsläget 1. Konstant klimat RH=9%, T=22 C (7 veckor) 2. Cyklisk relativ fuktighet (T=22 C, konst). En vecka vid 9%, följt av en vecka med 6 % o.s.v. i 16 v 3. Cyklisk temperatur (RH = 9, konst). En vecka vid 22 C följt av en vecka vid 5 C o.s.v. i 16 v 4. Konstant klimat RH=9%, T=1 C (16 veckor) 5. Cyklisk relativ fuktighet (T=22 C, konst). 12 h vid 9%, följt av 12 h med 6 % o.s.v. i 13 v Metod: Beskrivs senare av Gunilla Bok
Jämförelse mellan SP-tester och Viitanens resultat Konstant klimat: RF=9 %, T= 22 C Material SP level 1, days Viitanen, level 1, days Pine, original 5 Pine, planed 1-14 27 Spruce original 5-1 Spruce, planed 18-22 35 Testerna vid SP visar att D crit bör halveras i förhållande till D crit utvärderat från Viitanens testresultat
Inverkan av temperatur vid konstant RH = 9 % Hyvlad gran 3,5 3 2,5 T = 22 C (konst) 2 1,5 Gran-IH-1 Gran-IH-22 1,5 1 2 3 4 5 T= 1 C (konst) Signifikant fördröjning av tillväxt vid lägre temperatur!
Mögelindex enligt SP 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 Gransplint, hyvlad Mögelindex, konstant (9/22) vs. cyklisk exponering (9/6 veckovis) 2 4 6 Ackumulerad tid (dagar) vid RF=9%, T=22C Constant 9/22 Gran-IH Gran IH-cyklisk Weekly cycles 9-6-9 Omväxlande torrt och fuktigt klimat bromsar tillväxten signifikant
Mould index Comparison constant humidity vs cyclic humidity Planed spruce 3,5 Mould growth: Const 9 vs cyclic 9/6 1 w eek or 12 h T=22 C 3 2,5 Const RH 9 % 2 1,5 1 12 h cycles 9/6,5 1 2 3 4 5 6 Accumulated time at RH=9%, days Weekly cycles 9/6
Mould index Comparison with dose-response model spruce type I (T = 22C) Cyclic response (RH 9-6) vs. Dose-response model 6 5 4 3 2 1 2 4 6 8 1 12 Days The model is slightly conservative Dose-response model Test results
Mould index Cyclic temperature 22-5 C, RH=9, vs. model 6 5 4 3 2 1 Spruce, original (test) Model Spruce, planed (test) 2 4 6 8 1 12 14 Days The model agrees with test. Surface structure important
TEMP C Mould index RH % Model response-example 1 RH-Cyclic 8 6 4 6 Model response, RH= 9/6, T=2/5 2 5 1 5 Days 4 3 2 KONST Rhcycl Tcycl 1 2 4 6 8 1 12 Days 25 T-Cycl Cyclic temperature less effective to restrain mould growth 2 15 1 5 5 1 Days
Slutsatser mögelmodell Initiering av mögelpåväxt för godtycklig exponering kan förutsägas med hygglig tillförlitlighet Modellen kan kvantifieras på basis av laboratorietester för olika substrat under kontrollerade klimatförhållanden Responsen i olika klimatzoner överensstämmer med allmän erfarenhet Kan redan nu användas för relativa jämförelser av konstruktioner och klimatexponeringar Klimatvariationen mellan olika år är betydande vid användning av normalår måste säkerhetsmarginal införas Tydlig retardation av den biologiska processen sker under torra och kalla perioder Även kortare torra perioder ger retardation (vindar)
Tack för uppmärksamheten!