EARTH SCIENCES CENTRE GÖTEBORG UNIVERSITY B BYGGNADSMATERIALETS INVERKAN PÅ TEMPERATURMÖNSTREN OCH VÄRMEFLÖDET I EN GATUKANJON

EARTH SCIENCES CENTRE GÖTEBORG UNIVERSITY B425 2004 BYGGNADSMATERIALETS INVERKAN PÅ TEMPERATURMÖNSTREN OCH VÄRMEFLÖDET I EN GATUKANJON Rixa Schwarz Department of Physical Geography GÖTEBORG 2004

GÖTEBORGS UNIVERSITET Institutionen för geovetenskaper Naturgeografi Geovetarcentrum BYGGNADSMATERIALETS INVERKAN PÅ TEMPERATURMÖNSTREN OCH VÄRMEFLÖDET I EN GATUKANJON Rixa Schwarz ISSN 1400-3821 B425 Projektarbete Göteborg 2004 Postadress Besöksadress Telefo Telfax Earth Sciences Centre Geovetarcentrum Geovetarcentrum 031-773 19 51 031-773 19 86 Göteborg University S-405 30 Göteborg Guldhedsgatan 5A S-405 30 Göteborg SWEDEN

Sammanfattning Den nuvarande stadsklimatologiska forskningen utgörs till stor del av studier i urbana gatukanjoner angående bland annat energibalans, luftcirkulation och temperaturmönstren. Värmelagring i byggnadsmaterial i städer är den grundläggande processen för bildningen av en urban värmeö varför även byggnadsmaterialens inverkan på stadsklimatet spelar en betydlig roll inom stadsklimatologin. Detta examensarbete i naturgeografi grundar sig på en stadsklimatisk undersökning i en gatukanjon i centrala Göteborg, Sverige. Syftet är att undersöka byggnadsmaterialens inverkan på temperaturmönster och värmeflöden i en gatukanjon. För att uppnå detta syfte genomfördes temperaturmätningar både i kanjonen samt i byggnaderna som avgränsar kanjonen under våren 2004. Inomhustemperaturen mättes för att senare med hjälp av temperaturen på fasadens utsida och information om husens uppbyggnad beräkna värmeflöden genom byggnadernas ytterväggar av olika material. Infrarödbilder togs och punktuella temperaturmätningar utfördes på kanjonens fasader för att undersöka fasadernas temperaturmönster. Av studien framkom att värmeflödet så väl som fasadernas temperaturmönster varierar med byggnadsmaterialen. Den nyaste byggnaden förfogar över bäst isolering vilket återspeglas i lägst uppmät temperaturvariation på fasaden samt lägst värmeflöde jämfört med de övriga byggnaderna. De äldre byggnaderna däremot uppvisar ett högre värmeflöde än den yngsta byggnaden. Dessutom är temperaturvariationen på de äldre byggnadernas fasader större än på den nyare byggnadens fasad. Jämförelsen av de använda tegeltyperna visar dock att de äldre byggnadernas tegel har mindre värmelagringskapacitet än teglet i den nyaste byggnaden. Därmed blir det tydligt att både isoleringsgrad och därmed värmeflödet samt val av fasadens yttersta material med vissa värmeegenskaper avgör byggnadsmaterialens inverkan på en urban gatukanjons klimat. I frågan om värmeflödet har den nya byggnaden lägst klimatpåverkan, dvs. uppvärmningseffekt, i den undersökta kanjonen medan de äldre byggnaderna har starkast inverkan. Betraktar man endast fasadernas yttersta materialskikt visar det sig att den nya byggnaden har högre uppvärmningseffekt än de äldre byggnaderna. 1

Abstract The effect of building materials on temperature patterns and heatflow in an urban street canyon. Today s research in climatology of cities deals often with studies of urban street canyons concerning factors such as energy balance, air circulation and temperature patterns. Heat storage in building material used in cities is the fundamental process for the development of urban heat islands and thereby even the effect of building materials to the climate of street canyons has an important roll in climatology of cities. This thesis in physical geography is based on a practical, climatologically study in an urban street canyon in center Gothenburg, Sweden, and aims on studying the building material s impact on the temperature patterns and the heat flux in an urban street canyon. To reach this aim, temperature was measured both in the canyon and inside the buildings that limit the chosen canyon in spring 2004. The inside temperature was measured to calculate the heat flux through the buildings walls that are constructed of different building material, by using the outside temperature and information about the material of the walls. Infrared pictures were taken and punctual temperature measurements were carried out on the buildings front to analyze the facades temperature patterns. The result of the study is that heat flux, as well as the facades temperatures vary with the building materials. The newest building has the best insulation, which is reflected in the buildings low temperature variation over the facade and the low heat flux in comparison with the other buildings. The older buildings have a much higher heat flux than the newest building s heat flux. Furthermore, the temperature variations on the old buildings facades are higher than on the new building. Comparison of the brick types used shows nevertheless that the older building s bricks have a lower heat storage capacity than the newer building s bricks. Thereby is shown that both the insulation, influencing the heat flux, and the facades outer material with certain heat properties have an impact on the climate of street canyons. Regarding the heat flux the new building has the lowest effect, meaning heating effect, while the oldest buildings have the strongest influence. Taken only the facades outer material in consideration it is shown that the newer building has a higher heating effect than the older buildings. 2

Förord Denna uppsats skrevs som examensarbete, 20 poäng, i naturgeografi och ingår i det geovetenskapliga programmet som jag läste på Göteborgs universitet, Geovetarcentrum (GVC), avdelning för naturgeografi. Uppsatsen handlar om byggnadsmaterialets inverkan på en gatukanjons klimat och ingår i projektet The climate of urban street canyons. Huvudansvarig för projektet är docent Ingegärd Eliasson vid GVC som också var min handledare och gav idén till uppsatsämnet. Jag vill tacka henne för bra handledning och rådgivning angående den praktiska såväl den skriftliga delen av mitt examensarbete. Doktorand Hanna Gaunt var också mycket engagerad för att stöda mig vilket jag tackar henne för. Tacksamhet riktas även till Hans Alter och doktorand Fredrik Lindberg för hjälpen med instrumenten och annat praktiskt. Jag tackar doktor Brian Offerle för hjälp med data och fackliga diskussioner. Docent Mats Olvmo förtjänar ett stort tack för uppmuntrande seminarier och tro på sina studenter. Dessutom vill jag tacka studenterna på GVC, min sambo och mina kompisar som på ett eller annat sätt har bidragit till detta arbete. 3

Innehållsförteckning Sammanfattning....1 Abstract..... 2 Förord...3 1. Inledning 5 1.1. Stadsklimatet 5 1.2. Byggnadsmaterialets egenskaper och betydelsen för stadsklimatet. 7 1.3. Projektet The climate of urban street canyons. 8 1.4. Syfte och frågeställningar 9 2. Områdesbeskrivning...... 10 2.1. Göteborgs klimat.... 10 2.2. Gatukanjonen............ 10 3. Metodik....... 13 3.1. Mätningar...... 13 3.2. Databehandling...... 14 3.2.1. Bearbetning av IR-bilderna... 14 3.2.2. Mätningar med IR-pistol... 14 3.2.3. Beräkning av värmeflödet.. 14 3.3. Felkällor.... 15 4. Resultat... 17 4.1. IR-bilder.... 17 4.1.1. Temperaturvariation med material.... 17 4.1.2. Temperaturvariation med höjden..... 19 4.1.3. Temperaturvariation med vädret.... 21 4.2. IR-termometern.... 24 4.2.1. Temperaturvariation med byggnadsmaterial.... 24 4.2.2. Temperaturvariation med olika nivåer....... 25 4.2.3. Temperaturvariation under dygnet.. 26 4.2.4. Temperaturvariation under olika vädersituationer.. 28 4.3. Värmeflöde.... 31 4.3.1. Byggnadsmaterialens värmeflöde... 31 4.3.2. Variation i värmeflöde med vädret..... 35 4.3.3. Värmeflödet med teoretiskt utbytt material... 36 5. Diskussion..... 40 5.1. Fasadernas temperaturmönster.... 40 5.2. Variation i värmeflöde... 41 5.3. Byggnadsmaterialens inverkan på en kanjons klimat...42 6. Slutsatser..... 44 6.1. Framtida forskning.... 45 Referenser..... 46 4

1. Inledning 1.1. Stadsklimatet De i allt större utbredning förekommande storstäderna och metropolerna påverkar klimatet tillräckligt starkt för att skapa sina egna klimatiska förutsättningar. Storstäder minskar vindhastigheten genom ökad råhet, ökar molnigheten genom aerosoler och ökad temperatur och har högre nederbörd, de producerar stoft samt uppvisar mindre relativ luftfuktighet. Den största klimatpåverkan av städer är dock uppvärmningseffekten, varför städer betecknas som urbana värmeöar (Goudie, 1984). Urbana värmeöar bildas genom två processer: (1) Den mänskliga aktiviteten som industri, trafik och uppvärmning av bostäder innebär en enorm värmeproduktion i städerna. (2) Vidare medför den förändrade markanvändningen och skapandet av en komplex yta i städer ökad absorption av inkommande strålningen genom byggnaders väggar och tak samt gatorna (Goudie, 1984). Denna andra är den viktigaste processen för bildningen av en värmeö eftersom dess uppvärmningseffekt är störst (Grimmond & Oke, 1998). Den grundläggande förutsättningen för uppvärmningseffekten är att städernas komplexa ytor bildar en betydligt större area än den naturliga opåverkade ytan skulle utgöra. Därmed kan en stads yta lagra mycket mer sensibel och latent värme i sin yta som består av byggnadsmaterial. Värmelagringen och värmetillförseln till mikroklimatet sker genom att den under dagen inkommande kortvågig strålningen absorberas av byggnadsmaterialen och frigörs under natten som långvågiga utgående strålning. Detta leder till att staden är varmare än omlandet och att värmeön är tydligast utvecklad under natten. Absorptionen av inkommande strålning leder till att utstrålningen är 15 % lägre i städer än på landsbygden. Detta möjliggörs igenom att så mycket som 25-30 % av den inkommande strålningen lagras i en gatukanjons material, det vill säga i byggnadernas väggar och tak samt i gatornas ytor (Oke & Nuñez, 1976). Enligt Oke et al. (1991) är denna minskning av utgående långvågig strålning och värmelagringen de avgörande processerna till bildningen av en urban värmeö. Absorptionen och därmed temperaturen är på grund av den tätare bebyggelsen högst i stadens kärna och avtar mot stadsranden och landsbygden (figur 1). Figur 1: Profil över en urban värmeö, (www.islandnet.com/~see/weather/almanac/arc2001/ alm01jul.htm) Figure 1: Sketch of an urban heat-island profile in a warm climate, (www.islandnet.com/~see/weather/ almanac/arc2001/alm01jul.htm) 5

Temperaturskillnaden mellan stad och landsbygd uppmättes med upp till 12 grader Celsius (Oke, 1999). Undersökningar visar att temperaturen kan skilja sig med upp till 4 C per kilometer mellan stadscentrum och förorter (Goudie, 1984). Värmeöns intensitet beror på ett flertal faktorer som stadens struktur och geometri, befolkningstäthet, ekonomisk verksamhet, vegetationen och stadens storlek. Effekter av fenomenet urbana värmeöar är mångfaldiga. Antalet av dagar med snö minskar, frost förekommer mer sällan och vegetationen blomstrar tidigare. I tropiska klimat innebär städernas värmande effekt särskilt under sommaren påfrestningar för befolkningen och kräver intensivare luftkonditionering. Dessa negativa effekter kan även drabba städer i tempererade klimatzoner om den förväntade klimatförändringen med allt fler extremt varma somrar inträffar. Så sedd vinner undersökningen av byggnadsmaterialets påverkan på mikroklimatet allt mer betydelse. Inom arkitekturen tas nuförtiden allt oftare hänsyn till byggnadsmaterialet och dess påverkan på mikroklimatet. Till exempel används glas allt oftare som modern byggnadsmaterial i storstäder eftersom glas reflekterar mycket av den inkommande strålningen istället för att absorberar lika mycket strålning som andrar material. På så sätt anpassas byggnadernas albedo och emissivitet, mått på hur mycket strålning ett objekt strålar ut, till det rådande och föränderliga klimatet. Byggnadsmaterialens egenskaper spelar numera en allt viktigare roll inom stadsplaneringen (Burström, 2001). Områden som inom stadsklimatforskningen definieras som en karakteristisk urban yta är gatukanjoner. Dessa bildas av fasaderna av två mittemot liggande byggnader och gatan mellan dem (figur 2). Figur 2 visar den grundläggande vindcirkulationen och instrålningsförhållanden i en kanjon. Figur 2: Schema över en gatukanjon, (http://ag.arizona.edu/oals/aln/aln47/pm2.htm) Figure 2: Scheme of a street canyon, (http://ag.arizona.edu/oals/aln/aln47/pm2.htm) Ett flertal parametrarna påverkar klimatet i en gatukanjon. De parametrar som har undersökts är främst strålningsbalansen, vind och gatans orientering. Oke (1978) har bland andra undersökt både städers och byggnaders strålningsbalans. Enligt Oke & Nuñez (1976) är det kanjonens geometri och orientering som i huvudsak styr energibalansen på gatukanjonen. Bland andra har Yoshida (1999) genomfört en studie om hur vindhastigheten påverkar värmeflöde och fann att även denna parameter hade stor inverkan. Olika byggnadsmateriel och deras inverkan på en gatukanjons klimat är svårt både att mäta och modellera, vilket sammanhänger med städernas komplexa tredimensionella ytor (Grimmond & Oke, 1998). Innebörden av värmeflöden, byggnadernas geometri samt material 6

som källa för de påverkande processerna är inte helt förstådda vad det gäller urbana energiutbyten mellan yta och atmosfär på lokal skala (Roberts el al., 2003). Stadsklimatologi och undersökningar på gatukanjoner är ett relativt nytt område inom forskningen och fler studier krävs för att förstå hur vid stadsutvecklingen påverkar stadsklimatet och även det regionala klimatet omkring storstäderna (Offerle et al., 2003). 1.2. Byggnadsmaterials egenskaper och betydelsen för stadsklimatet Städer är byggda av många varierande material med åtskilliga egenskaper som påverkar bildningen av en urban värmeö olika starkt. Dessa egenskaper är viktiga att analysera för att kunna bedöma ett materials påverkan på klimatet i en gatukanjon. Albedon som mått på en ytans reflektionsförmåga och emissiviteten som anger hur mycket strålning en yta strålar ut har till exempel stor betydelse för energibalansen. Ett annat exempel är värmeflödet som definieras som flödet av energi vid en viss tid genom en viss area. Denna värmetransport genom till exempel väggar, golv och tak sker på grund av temperaturskillnader mellan rumsoch utetemperaturen och transporten sker från det varmare rummet till den kallare omgivningen. Tre fysikaliska processer utgör värmetransportmekanismen, nämligen strålning, konvektion och ledning. Strålning avges jämt av alla kroppar och är här lika med emission då det menas att energi avges. Konvektion eller konvektionsströmmar är strömmar av cirkulation som resulterar ur olika temperaturer vid olika ställen. Värmeledning betyder fysikaliskt att molekyler med hög rörelseenergi överför energi till molekyler med lägre rörelseenergi (Burström, 2001). Enligt Oke (1978) styr fyra materialegenskaper detta värmeflöde in i eller ut ur en yta: (1) Termisk konduktivitet beskriver ett materials värmeledningsförmåga. (2) Värmekapaciteten beskriver ett materials förmåga att lagra värme. Den är viktig för värmeflödet eftersom den också beskriver hur mycket energi som går åt att höja en kropps temperatur med en grad. Ett materials värmekapacitet definierar materialets specifika värmekapacitet som materialets värmekapacitet per kg. Specifik värmekapacitet och densitet av ett material bestämmer dess värmekapacitet (Burström, 2001). (3) Termisk spridning står för ett materials förmåga att sprida värme. (4) Termisk admittans definierar en ytans förmåga att ta upp eller släppa värmeenergi. Denna fjärde materialegenskap kombinerar värmelednings- och värmelagringsförmåga hos ett material. I praktiken innebär denna egenskap att ett material med hög termal admittans absorberar värmeenergi snabbt och vidarebefordrar den in i materialet. Materialet avger värmen endast när omgivningens temperatur sjunker. Lufttemperaturvariationer nära ytor beror huvudsakligen på energiutbyten i ytorna som i sin tur styrs av ett materials termiska admittans. Termiska admittansen har därför stort inflyttande på lufttemperaturen i städer (Williamson, 2001). Oke (1978) har undersökt byggnadsmaterialens värmelagrings- och värmeledningsförmåga för att analysera energibalansen. Han har tabellerat de viktigaste egenskaperna som värmekapacitet, värmeledningsförmåga och termisk admittans av de vanligaste byggnadsmaterialen som betong och tegel (Oke, 1978). Oke konstaterar därmed att egenskaperna styr ett materials energibalans och att byggnadsmaterialens mest uppvärmande klimateffekt varierar med olika materialegenskaper. Energibalansen av en flack, enkel ytan kan enligt Arnfield (2003) beskrivas som: Q* = Q H + Q E + Q G (ekvation 1) där Q* är nettostrålningen, 7

Q H är sensibelt värmeflödet, Q E är latent värmeflödet och Q G är konduktivt värmeflödet. Det konduktiva värmeflödet har inom tidigare studier undersökts med hjälp av olika mätningsmetoder som värmeflödesplattor eller mätning av temperaturdifferenser mellan material, för vilka värmekapaciteten fick bestämmas (Arnfield, 2003). Givetvis varierar Q G med olika material. Roberts el al. (2003) uttrycker en stads energibalans teoretiskt som: Q * + Q F = Q H + Q E + Q S + Q A (ekvation 2) där Q* är nettostrålningen, Q F är mänskligt värmeflöde, Q H är sensibelt värmeflöde, Q E är latent värmeflöde, Q S är netto lagringsflöde och Q A är netto horisontal advektion. Närmare beskrivit representerar Q S eller netto lagringsflödet alla värmelagringsmekanismer i stadens volym som luften, vegetationen och all byggnadsmaterial. Enligt Roberts el al. (2003) antar Q S inom städers energibalans stora värden och svarar för drygt hälften av nettobalansen under dagen. Därmed visas igen att värmelagringen som främst sker i byggnadsmaterial har stor betydelse för stadsklimatet och bildningen av urbana värmeöar. Detta visar också hur viktigt byggnadsmaterialens egenskaper är för energibalansen i städer. En noggrannare undersökning av byggnadsmaterial som klimatet påverkande faktor är därför ett krav om man vill förstå energibalansen i en gatukanjon. De olika värmeflödena har undersökts i en rad studier. Till exempel har det undersökts flödet av sensibel värme från och till urbana material noggrannare i sju nordamerikanska städer och det har bekräftats praktiskt att lagrat värme är en viktig parameter för ytans energibalans (Grimmond & Oke, 1998). Även det mänskligt initierade värmeflödet Q F har studerats av ett flertal forskare. Som ovan beskrivit definierar man Q F som den genom industri och trafik producerade värmen samt värmen som uppstår genom uppvärmningen av inomhusutrymmen. Oke (1988) fann att Q F kan anta värden mellan 20 och 160 W/m 2 i storstäder. Senare undersökningar visar att Q F kan ligga på 400W/m 2 i stadscentren (Arnfield, 2003). En stads strålnings- och energibalans har undersökts i många studier och även materialberoendet av värmelagringen har bekräftats. En närmare undersökning av att hur uppvärmningen skiljs med olika material har inte genomförts. 1.3. Projektet The climate of urban street canyons Detta examensarbete ingår i projektet The climate of urban street canyons som genomförs under ledning av Ingegärd Eliasson på GVC vid Göteborgs universitet och som syftar på att studera de klimatologiska och meteorologiska processerna i en urban gatukanjon. Projektet anknyter alltså direkt till det nuvarande forskningsståndet inom stadsklimatologin. För att undersöka de relevanta processerna i gatukanjonen under en lång period installerades en rad 8

mätningsinstrument på en mast i en trång gatukanjon i centrala Göteborg vid Sveriges västkust. Instrumenten mäter både lufttemperaturen, temperaturen på kanjonens fasader, inoch utgående strålning, nederbörd och vind i kanjonen. Med hjälp av dessa mätdata analyseras bland vindcirkulationen, turbulensens strukturer, temperaturmönstren mellan väggarna, energibalansen och kanjonens geometris påverkan även byggnadsmaterialets påverkan på gatukanjonens klimat. Undersökningens resultat är följaktligen av betydelse för miljöaspekter som energiförbrukning, byggnaders ventilation, spridning av luftföroreningar samt komfort och säkerhet för människan. Projektet är finansiellt stött av Wallenberg Stiftelsen och Formas (Forskningsråd för miljö, areella näringar och samhällsbyggande) (http://www.gvc.gu.se/ngeo/urban/activities/ GOTE-DUCT.htm). Inom projektet genomfördes även en studie om värmeflöden från fyra byggnader i samma gatukanjon. Resultaten från denna studie som gjordes hösten 2003 är att byggnaden med den effektivaste isoleringen har lägst värmeflöde och vice versa. Differensen i värmeflöden mellan de effektivt och mindre effektivt isolerade byggnaderna är enligt undersökningen cirka 15 W/m 2 (Gaunt, 2003). 1.4. Syfte och frågeställningar I detta arbete är syftet att studera hur byggnadsmaterial påverkar temperaturmönstren och värmeflöden och därmed klimatet i en gatukanjon. För att kunna diskutera om valet av byggnadsmaterialen i den aktuella gatukanjonen är anpassat till det rådande klimatet och om materialen kan anpassas bättre ska följande frågeställningar besvaras: Hur varierar fasadernas temperatur? Varierar värmeflödet genom väggar av olika material och vilken byggnad i undersökningsområdet har högst respektive lägst värmeflöde? Har olika vädersituationer inverkan på värmeflödet? 9

2. Områdesbeskrivning 2.1. Staden Göteborg och dess klimat Undersökningarna för denna uppsats genomfördes i centrala Göteborg (57 42 N, 11 58 O) på Sveriges västkust (figur 3). Klimatet vid Sveriges västkust är starkt maritimt präglat eftersom regionen ligger i västvinddriften. De förhärskande vindarna är följaktligen västliga under sommaren och hösten men även sydliga och nordliga vindar förekommer. Klimatet i regionen är mildare än vid andra geografiska områden av samma latitud vilket kan förklaras med Golfströmmen. Dessutom har sjö- och landbrissystemet en tydlig inverkan på området. Den årliga genomsnittliga temperaturen ligger i Göteborg på 7,8 C (figur 4). Golfströmmens inverkan leder till milda vintrar och relativt varma somrar på den svenska västkusten så att medeltemperaturen är -1 C i februari och 17 C i juni i Göteborg (Vedin, 1995). De årliga 791 mm nederbörd faller relativt jämt fördelad över året med en mindre topp under hösten (figur 4). Figur 3: Karta över Sverige, (www.foilex.com/sweden/tc_maps_sweden.html) Figure 3: Map of Sweden, (www.foilex.com/sweden/tc_maps_sweden.html) Figur 4: Klimatdiagram för Göteborg, (www.klimadiagramme.de) Figure 4: Diagram over Gothenburg s climate, (www.klimadiagramme.de) Göteborg är Sveriges näst största stad och har c:a 410 000 invånare. Stadens centrum ligger söder om floden Göta Älv och utgörs av 5-10 våningar höga stenhus med relativt plana tak. Staden är tillräcklig stor för att uppvisa en viss uppvärmande effekt och fungerar som värmeö vid gynnande meterologiska förutsättningar under hela dygnet. Värmeön har uppmätts med ett maximum på 9 C i stadens centrum där uppvärmningen är starkast och värmeön sträcker sig c:a 6 km i nordlig och cirka 4 km i östlig riktning (Fredriksson, 2003). 2.2. Gatukanjonen Gatukanjonen där mätningarna utfördes ligger på Torggatan i centrala Göteborg (figur 5). Denna kanjon är också undersökningsobjektet i projektet The climate of urban street canyons. Mätpunkterna ligger ungefär 300 meter ifrån Göta Älv och påverkas härav av både Göteborgs värmeö och närheten till älven (Gaunt, 2003). Som det framgår av figur 6 har 10

kanjonen en nästan nordsydlig orientering och är 47 meter lång. Vidare är kanjonen med en bredd av 7 meter relativt trång och sky view faktorn (SVF) är med ungefär 0,25 relativt liten. Fyra olika tegelhus med höjder mellan 16,20 och 17,80 meter avgränsar kanjonen (Gaunt, 2003). Byggnad 2 Höjd: 17,8 m Längd: 29 m Byggnad 4 Höjd: 17 m Längd: 23 m Byggnad 1 Höjd: 16,2 m Längd: 18 m Byggnad 3 Höjd: 16,2 m Längd: 24 m ~N Figur 5: Kort på gatukanjonen (foto: Schwarz) Figure 5: Photo of the street canyon (photo: Schwarz) 7 m Figur 6: Ritning över kanjonen; den streckade linjen visar mätområdet för detaljmätningarna, den tjocka linjen visar mastens position Figure 6: Schematic over the canyon; the dashed line shows the area where the measurements where taken, the fat line shows the position of the mast Enligt uppgifter från Göteborgs Stadsbyggnadskontor är husen byggda mellan 1850 och 1984. Dessa olika byggår medför att husen är olika uppbyggda vad det gäller konstruktion, material, isolering samt antal och storlek på fönstren. Under olika tider gällde olika normer för byggen. Till exempel byggdes tegelhusen under 1800-talet med tjocka väggar på bottenvåningen och allt tunnare väggar högre upp (Björk & Reppen, 2000). Byggnader från 1980-talet karaktäriseras däremot av väldigt bra isolering och har mindre fönster. Detta kan förklaras med bättre utvecklad kunskap och teknik samt med oljekrisen på 1970-talet och den därav resulterande energibesparingen (Statens planverk, 1976). Byggnaderna är idag främst använda för kontorsverksamhet. På första och andra våningen av byggnad 4 återfinns en gymnasieskola. Figurerna 7 till 10 visar byggnadernas fasader. Samma avsnitt av fasaderna användes för de temperaturundersökningarna och infrarödbilderna som visas senare i arbetet. Bilderna kan jämföras med dessa kort. Korten visar att byggnaderna 1 och 3 liknar varandra, vilket kan förklaras med ungefär samma byggår mellan 1850 och 1900 (figur 7 och 8). Fasaderna är byggda av ljus tegelsten och utsmyckades med röda detaljer och 11

keramikplattor som sattes i mönster. Fönstren utgör en stor andel av fasaderna. De från gatuplanet synliga tre våningar är höga vilket motsvarar de för byggåren typiska höga taken. Figur 7: Byggnad 1, byggd ca. 1850-1900 Figur 8: Byggnad 3, byggd ca. 1850-1900 Figure 7: Building 1, built ca. 1850-1900 Figure 8: Building 3, built ca. 1850-1900 Figur 9: Byggnad 2, byggd på 1980-talet Figur 10: Byggnad 4, byggd 1934 Figure 9: Building 2, built in the 1980th Figure 10: Building 4, built 1934 Byggnad 2 är byggd under 1980-talet och visar tydligt mindre och färre fönster än byggnad 1 och 3 (figur 9). Teglen som användes för byggnaden är också ljus och homogen så att inga mönster finns. Fogarna är röda och mellan fönstren finns röda plåtdetaljer. Våningarna är lägre än i de äldre husen och fyra våningar syns från gatuplanet. 1934 byggdes byggnad 4 som för sin tid var en väldigt modern industribyggnad. Den har fortfarande större fönster än byggnad 2 och bottenvåningen är till och med helglasad. Fasaden är slätputsad och målad ljusorange. Våningarna liknar de av byggnader 1 och 3 i höjd. 12

3. Metodik 3.1. Mätningar Mätningarna utfördes under månaderna mars och april våren 2004. Tre olika typer av temperaturmätningar gjordes nämligen mätning av inomhustemperaturen på olika nivåer med temperaturloggar, infrarödkort togs och fasaderna undersöktes med en infrarödtermometer. Två olika mobila mätningar utfördes för att undersöka de spatiala temperaturskillnaderna på byggnadernas fasader och fasadernas påverkan på klimatet. För det ena togs infrarödbilder (IR-bilder) på de fyra fasaderna. Infrarödbilder användes redan 1968 av Lindquist (1968) och 1992 av Eliasson (1992) för stadsklimatiska undersökningar och visade sig vara en bra undersökningsmetod. För denna undersökning användes en kamera av typen AGEMA Thermovision 900 (tabell 1). Detta system kan användas för temperaturmätningar mellan -30 och +1500 C och har en känslighet av 0,08 C vid uppmätta 30 C. Kameras noggrannhet ligger på ± 1 K vid mätvärden under 80 C (www.thermoteces.de/dienstleistung_messen_agema_e.html). Bilderna togs på tre respektive fyra nivåer på fasaderna, beroende på hur många våningar byggnaderna hade. Bilderna togs på fyra dagar mellan klockan 10 och 12 på förmiddagen fast under olika vädersituationer. Den 14 april och 26 april togs bilder vid mulet väder och den 16 april samt 19 april under klart väder. För det andra undersöktes fasadernas temperaturer med hjälp av en infrarödpistol typ AMiR 7811 (tabell 1). Denna termometer kan användas vid temperaturer mellan -32 och + 600 C och dess emissionsgrad kan väljas mellan 0,1 och 1. Den spektrala känsligheten ligger på 8-14 µm (ST TM ProPlus XB, Bedienungsanleitung). Med denna infrarödtermometer mätes fasadernas temperaturer vid utvalda punkter på alla fyra byggnader. Sex respektive åtta olika höjdnivåer med ett avstånd av ungefär 1,5-2 m valdes för att få en bra täckning över byggnadernas fasader. Nivåerna bestämdes av att mätningarna skulle utföras vid varje våning samt mellan dessa. Temperaturen mättes på både tegelväggen och fönstren på varje våning. Mätningarna utfördes under sju dagar mellan den 13 och 19 april 2004 och därmed under varierande väderförhållanden. Temperaturen mättes varje mätningsdag vid tre tider: innan soluppgång (kl. 5.50), mitt på dygnet (kl. 12) och efter solnedgång (kl. 20.30). För att senare kunna beräkna värmeflödet genom byggnadernas väggar installerades 12 temperaturloggar av typen Tinytag 12 (tabell 1) i de fyra byggnaderna som avgränsar kanjonen. Temperaturloggrarna har en noggrannhet av 0,2 C och kan användas vid temperaturer mellan -40 och 125 C (http://www.hawco.co.uk/files/dtp-317.pdf). Nivåer som valdes för mätningarna var bottenvåningen, vindsvåningen och våningen under vindsvåningen vilka valdes för att uppnå en bra täckning över husen samt en möjligt stor variation i värmeflödet. Rummen i de olika våningarna valdes så att loggrarna placerades så nära som möjlig temperaturelementen som finns på byggnadernas utsida och ingår i projektet The climate of urban street canyons. I rummen undersöktes temperaturskillnaderna med samma IR-pistol som användes på fasaderna så att loggarna placerades rätt och mätte temperaturer som återspeglar rummens genomsnittliga temperatur. De flesta rum där loggrarna installerades är kontor. Ett rum stod tomt under mätningsperioden och en loggrar placerades i ett vindsutrymme precis under yttertaket. Temperaturen mättes var femte minut för att anpassas temperaturmätningen på byggnadernas utsidor. Mätningarna började den 2 mars och slutade den 28 april 2004. 13

Tabell 1: Instrumentinformation Table 1: Information about the instruments Instrument Teknisk data Typ av mätning Position Sampling Mätperiod IR-kamera AGEMA Thermovisio n 900 noggrannhet: 1K vid mätvärden under 80C tagande av IRbilder mätområdet (figur 6) i kanjonen, ca. 6 m ifrån fasaderna fyra förmiddagar, sammanlagd 52 bilder 14, 16, 19 och 26 april 2004 IRtermometer AMiR 7811 noggrannhet: ± 2 C temperaturmätning på fasaderna mätområdet (figur 6) i kanjonen kl.6, 12 och 21 under en vecka 13-19 april 2004 Temperaturloggar Tinytag 12 noggrannhet: ± 0,2 C inomhustemperatur på tre olika våningar i alla fyra byggnader, inom mätområdet (figur 6) i 5 minuters intervall 2 mars till 28 april 2004 3.2. Databehandling 3.2.1. Bearbetning av IR-bilderna IR-bilderna behandlades i programmet ThermaCAM Researcher 2001 som användes även till tagandet av bilderna och ett FLIR (Forward Looking InfraRed) system. Minimum- och maximumtemperaturer av varje IR-bild undersöktes och korrigerades om missledande värden förekom. Temperaturen undersöktes i speciella areor och längs utvalda linjer över bilderna så att skillnader kunde hittas och förklaras. Vid tagandet av bilderna ställdes kameran in på att behandla alla fasader som homogena med emissivitet på 1. I analysen anpassades byggnadsmaterialens emissiviteten i de enskilda areornas motsvarande tegel, plåt eller glas enligt Johanssons tabell (1999). På så sätt korrigerades temperaturen i bilderna. Temperaturvariationen med byggnadsmaterial, höjd på fasaden och varierande väderlek undersöktes. 3.2.2. Mätningar med IR-pistol Mätvärdena av temperaturmätningen över fasaderna med IR-pistolen bearbetades i Microsoft Excel. Ett flertal diagram ställdes fram för att visa temperaturskillnader beroende på olika faktorer som material, tid på dygnet, höjden på fasaderna och vädersituation. Eftersom datamängden var stor och parametrarna som skulle undersökas många användes ofta medelvärden i beräkningen. 3.2.3. Beräkning av värmeflödet Temperaturmätningarna i byggnaderna och på fasaderna i kanjonen under mars och april gav en stor datamängd för beräkningen av värmeflöden genom byggmaterialen. Data analyserades 14

med hänsyn till värmeflöden i de enskilda byggnaderna och skillnaderna i värmeflöden mellan tegelväggarna och fönstren undersöktes. Vidare undersöktes hur värmeflödena ändras under två olika vädersituationer. Slutligen byttes det i kanjonen befintliga byggnadsmaterial i teorin ut mot andra för Göteborg typiska byggnadsmaterial. Värmeflödet (H) i W/m 2 genom byggnadernas väggar respektive fönstren beräknades med Fouriers lag (Araya, 1998): H in-ut = k t / x (ekvation 3), där k är konduktivitet (W/mK), t är differensen mellan rums- och utetemperaturen i K och x är väggens tjocklek i m. Information om väggarnas yta, material och deras tjocklek hämtades från Göteborgs Stadsbyggnadskontor. Konduktiviteten av materialen och konduktiviteten för hela väggarna bestämdes enligt Johanssons värden (1999) och beräknades med hänsyn till de enskilda materialens tjocklek. Differensen mellan in- och utetemperatur beräknades med hjälp av resultaten från mätningen med tinytags och mätvärden från projektet The climate of urban street canyons termoelementen i kanjonen. Värmeflödet (H) i W för de enskilda våningarna (n) beräknades enligt: 4 H n = Σ (H vägg area vägg + H fönster area fönster ) (ekvation 4). n=1 Värmeflödet (H) i W/m 2 genom den hela fasaden per kvadratmeter beräknades enligt: 4 H fasad = Σ (H vägg area vägg + H fönster area fönster ) / area fasad (ekvation 5). n=1 För att teoretiskt byta ut byggnadsmaterialet i kanjonen användes de respektive värdena för konduktivitet enligt Johansson (1999) och väggarnas tjocklek och uppbyggnad av för Göteborg typiska byggnader ur litteraturen om husbygge (Björk, et al., 1984). Beräkningen för de teoretiska värmeflödena grundar på de uppmätta temperaturerna både inomhus och i kanjonen. Antagandet gjordes att temperaturförhållanden även vid materialutbyte skulle likna de uppmätta förhållandena. 3.3. Felkällor IR-bilderna uppvisar ett antal felkällor med extremt varma respektive kalla områden som ventilationer eller bitar av himlen som kom med på korten. Detta ledar till felaktiga medelvärden och fick korrigeras. Kamerans noggrannhet är 1 K vid mätvärden upp till 80 C, vilket kan försummas (www.thermotec-es.de/dienstleistung_messen_agema_e.html). 15

Infrarödtermometern har en exakthet av ±2 C (ST TM ProPlus XB, Bedienungsanleitung), vilket är en väldigt stor variation när det gäller mätningar som utfördes för denna studie. Dessutom kan en stor distans till ytan medföra ytterligare onoggrannhet. Eftersom mätningarna med pistolen sker punktuellt kan det i vissa fall vara svårt att mäta på exakt samma punkt vid varje mättillfälle. Detta medför svårigheter i jämförelsen av värden från mättillfällena. Temperaturloggrar kan trots undersökningar med infrarödpistolen ha placerats fel i vissa fall, vilket beror på att placeringen även bestämdes efter möjligheterna i rummen. Tinytags 12 har en noggrannhet av ± 0,2 C (http://www.hawco.co.uk/files/dtp-317.pdf), vilket för denna undersökning har relativt lite betydelse. I vissa rum öppnades fönstren under den relativt långa mätningsperioden, vilket medför en stor variation i temperatur i rummen. Detta leder till felaktiga medelvärden i beräkningen. Beräkningen av värmeflöden har en viss osäkerhet eftersom säker information om väggarnas uppbyggnad inte kunde hämtas från stadsbyggnads kontors uppgifter. Beräkningen grundar därför i frågan om de äldre byggnaderna på antaganden om byggnadernas material och dess tjocklek. Antaganden kan dock anses vara säkra eftersom de baserar på facklig litteratur och eftersom byggnormen på tiden då den äldre byggnaderna byggdes var strikta. 16

4. Resultat 4.1. IR-bilder IR-bilderna visar de spatiala temperaturskillnaderna på fasaderna väldigt tydligt. Här ska byggnadernas olika material analyseras samt hur höjden på fasaden och olika vädersituationer påverkar temperaturmönstren. Analysen baserar sig på alla 52 tagna IR-bilder men endast ett urval av de tydligaste bilderna visas i uppsatsen för att redovisa resultaten. 4.1.1. Temperaturvariationer med material De spatialt varierande temperaturmönstren som delvis beror på materialskillnader visas med en representativ bild per byggnad (figur 11 a)-d)). Dessa bilder är tagna vid mulet väder, det vill säga under gynnsamma förhållanden för att dokumentera temperaturskillnaderna, och bilderna visar de första våningarna av de fyra byggnaderna i undersökningsområdet. De igenom hela bilden dragna linjer i figur 11 förtydligar temperaturvariationen i bilden som också visas i profilform bredvid bilderna. Profillinjerna är dragna över bilderna när emissiviteten för alla material var 1. I analysen av bilderna anpassades sedan de olika byggnadsmaterialens emissivitet den respektive area av tegel, puts eller glas och för byggnad 2 även för plåt. De enskilda areors lagdes över områden av samma material så att emissiviteten kunde bestämmas enligt material. Detta medförde också att standardavvikelsen i de utvalda areorna är mindre eftersom materialen där är mycket homogenare än i de hela bilderna (tabell 3). Det bestämdes följande emissiviteten för fasadernas fyra material enligt Johansson (1999): Tabell 2: Material och dess emissivitet (Johansson, 1999) Table 2: Materials and their emissivity (Johansson, 1999) Material Emissivitet Tegel 0,8 Puts 0,9 Glas 0,9 Plåt 0,6 Enligt IR-bilderna är fönstren varmare än väggarna vilket beror på att fönsterglaset har större reflektionsförmåga än teglen. Profilerna ur figur 11 samt tabell 9 visar att fasadernas temperaturskillnader mellan väggarna och fönstren i genomsnitt ligger mellan minst 1,4 och högst 3,9 C. Högst skillnad uppvisar byggnad 2, lägst byggnad 4. Väggarna av byggnad 2 är tydligen bättre isolerade så att de vid mulet väder uppvisar en mycket lägre genomsnittlig temperatur (5,5 C) än byggnad 4 (8,2 C). Även fönstren av byggnad 2 är bättre isolerade, men skillnaden mellan de två byggnadernas fönsters temperatur är inte stor (9,4 respektive 9,6 C). Fasaden av byggnad 4 är överraskande varm. Förväntad var att byggnader 1 och 3 skulle uppvisa varmare fasader än byggnad 4. Detta tyder på att byggnadernas olika byggmaterial har olika värmeegenskaper. Byggnad 2 är tydligt den kallaste byggnaden under mulet väder, vilket stämmer överens med dess byggår. 17

a) Byggnad 1: Temperaturskala i bilden: 8,5-12,1 C och i profilen: 8-12 C b) Byggnad 2: Temperaturskala i bilden 7,9-11,4 C och i profilen: 7-12 C c) Byggnad 3: Temperaturskala i bilden 8,8-11,8 C och i profilen: 8-13 C d) Byggnad 4: Temperaturskala i bilden 8,1-14,2 C och i profilen: 8-12 C Figur 11: IR-bilder på alla fasadernas första våningar med temperaturprofil över inritade linjer Figure 11: IR-pictures of all buildings first floors with temperature profile of the drawn line 18

Observera att mellanrummen mellan fönstren av byggnad 2 (figur 11b) uppvisar högre temperaturer än de ovan- och undanför liggande väggarna. Som det framgår av figur 8 beror detta på ett plåtskikt mellan fönstren. Anpassas dock emissiviteten till materialet som tabell 2 visar (byggnad 2, area 3), är plåten med 1,7 C i snitt mycket kallare än både tegelväggen (5,5 C i snitt; area 1) och fönstret som i snitt är 9,4 C varm (area 2) (tabell 3). Tabell 3: IR-bilderanalys med anpassad emissivitet, temperaturer i C Table 3: IR-picture analysis with adjusted emissivity, temperatures in C Byggnad 1 (1850-1900) Byggnad 2 (1980) Byggnad 3 (1850-1900) Byggnad 4 (1934) Bildavsnitt Min Max Min - max Snitt Standardavvikelse Hel bild 8,5 12,1 3,6 10 0,5 Linje 9,5 11,2 1,8 10,3 0,5 Area 1 (tegelvägg) Area2 (fönstret) 8,8 10,6 1,7 9,8 0,2 10,1 12,1 2 10,8 0,3 Hel bild 7,9 11,4 3,5 9,6 0,8 Linje 8,2 11,2 2,9 9,7 0,9 Area 1 (tegelvägg) Area 2 (fönstret) Area 3 (plåt) 4,8 6,4 1,6 5,5 0,2 8,5 10,3 1,8 9,4 0,3 0,4 3,1 2,7 1,7 0,4 Hel bild 8,8 11,8 3 10,2 0,6 Linje 9,4 11,5 2,2 10,5 0,6 Area 1 (tegelvägg) Area2 (fönstret) 6,2 7,8 1,6 6,9 0,2 9,1 10,8 1,7 10 0,2 Hel bild 8,1 14,2 6,1 9,8 0,7 Linje 9,3 11,4 2 10,3 0,6 Area 1 (tegelvägg) Area 2 (fönstret) 7,6 8,8 1,2 8,2 0,2 8,6 10,3 1,7 9,6 0,3 4.1.2. Temperaturvariationer med höjden Höjdens påverkan på temperaturmönstren på fasaderna visas tydligt med hjälp av IR-bilderna. Dessa utvalda bilder som också togs under mulna väderförhållanden visar fyra olika nivåer, det vill säga de fyra våningar av byggnad 2 (1980) (figur 12). Byggnad 2 valdes för denna undersökning eftersom den har flest från gatuplanet synliga våningar. Dessutom skiljer sig fasadens material från de övriga utläggarnas material. 19

a) Bottenvåning: Temperaturskala: 8,1-11,8 C b) 1:a våning: Temperaturskala: 7,9-11,4 C c) 2:a våning: Temperaturskala: 7,9 12,7 C Figur 12: IR-bilder på byggnads 2 fyra våningar Figure 12: IR-pictures of the four floors of building 2 d) 3:e våning: Temperaturskala: 7,4 11,9 C 20

Bilderna av den andra och tredje våningen (figur 12 c) och d)) visar ett varmt mätinstrument som höjer maxvärdet i bilderna. Utan instrumentet är maxvärden 11 och 11,2 C. Temperaturavtagandet med höjden på fasaden av byggnaden nummer 2 är för hela bilden 1 C som det framgår av tabell 4. Betraktas bara tegelväggarna är skillnaden med höjden 0,5 C, fönstren visar en skillnad på 1,6 C över de fyra våningarna. Faktumet att temperaturavtagandet med höjden är större vid fönstren än vid väggarna bekräftar tabell 4 eftersom alla byggnaders värden tyder på samma trend. Tabell 4 bekräftar även iakttagelsen av temperaturminskningen med höjden, vilken återfinns på alla byggnaders fasader. Tydligast är temperaturavtagandet vid byggnad 3 som för hela bilden har en temperaturskillnad med höjden på 1,5 C, lägst är avtagandet vid byggnad 1 med 0,8 C (tabell 4). Detta visar att även temperaturavtagandet med höjden är materialrelaterat. Att temperaturen av byggnader 1 och 3 visar så stor skillnad är förvånansvärt eftersom materialen är samma men antagligen beror detta på att byggnaderna ligger på olika sidor i kanjonen och byggnad 3 värms upp under dagen medan byggnad 1 är beskuggad under längre tid in på dagen. Tabell 4: Genomsnittlig temperaturavtagandet med höjden under mulet väder, den 14 april Table 4: Average of temperature decrease with hight in cloudy weather, the 14 th of April Byggnad 1 (1850-1900) Byggnad 2 (1980) Byggnad 3 (1850-1900) Byggnad 4 (1934) Bildavsnitt Temperatur på bottenvåning i C Temperatur på 1: a våning i C Temperatur på 2: a våning i C Temperatur på 3: e våning i C Avtagandet med höjden i C Hel bild 10,7 10 9,9-0,8 Väggar 7,4 7,1 6,9-0,5 Fönster 10,4 9,4 9,2-1,2 Hel bild 9,9 9,6 9,1 8,9 1 Väggar 5,9 5,5 5,5 5,4 0,5 Fönster 9,5 9,1 8,3 7,9 1,6 Hel bild 11 10,3 9,5-1,5 Väggar 8,9 7 6,9-2 Fönster 10,5 10 8,1-2,4 Hel bild 10,5 9,8 9,3-1,2 Väggar 9,1 8,2 8-1,1 Fönster 10,9 9,6 8,4-2,5 De tredje våningarna av byggnaderna 1, 3 och 4 syns inte från gatuplanen därifrån bilderna togs och är därför inte med i beräkningen. 4.1.3. Temperaturvariationer med vädret De bästa förutsättningarna för att ta infrarödbilder är efter solnedgång eftersom temperaturskillnaderna är starkast utpräglade vid tider då ingen solstrålning kommer in. Bilderna för denna undersökning togs dock under förmiddagar vilket medför att de avspeglar olika vädersituationer vilka påverkar temperaturmönstren på fasaderna. Bilderna togs under två soliga och två mulna dagar. Fyra bilder valdes för att visa temperaturförhållandena vid soligt respektive mulet väderlek och skillnaderna mellan den solbelysta västväggen och den beskuggade östväggen av kanjonen (figur 13). För att väl kunna jämföra bilderna valdes de varandra liknande byggnaderna 1 och 3 för denna analys. Bilderna visar de första våningarna. Lufttemperaturen låg på ungefär 8 C den mulna dagen och på 16 C under den soliga dagen. 21

Solsida a) Byggnad 1 mulet väder: Temperaturskala: 8, 5-12 C b) Byggnad 1 soligt väder: Temperaturskala: 10,4-29,1 C Beskuggad sida c) Byggnad 3 mulet väder: Temperaturskala: 8,8-11,8 C d) Byggnad 3 soligt väder: Temperaturskala: 13,7 21,7 C Figur 13: De första våningarna av byggnad 1 och 3 i mulet och soligt väder Figure 13: The first floors of building 1 and 3 in cloudy and sunny weather 22

Observera speglingen av den motsatta fasaden i bilderna från den 19 april som visar soligt väder (figur13b)). Reflektionen leder till att den motsatta fasadens temperatur mäts på fönsterrutan istället för att fönsterglasets temperatur mätts. I den övre delen av fönstret speglas himlen vilket leder till att på denna del av fönstret mäts en mycket låg temperatur av endast 10,4 C. Om man tittar noggrant ser man denna spegling även i bilden som togs på solsidan under mulet väder. Den första förklaringen av den varma punkten i fönstret som en lampa kan därmed förkastas efter betraktandet av bilden som togs under soliga väderförhållanden. Fasaderna är varmare under soliga dagar än under mulna och återspeglar på så sätt solstrålning och lufttemperatur. Temperaturskalorna i bilderna är mycket större vid soliga dagar än vid mulna (3,6 till 18,3 C på solsidan), vilket kan förklaras med den direkt infallande strålningen. Tabell 5 visar att temperaturskillnaden mellan fasaderna under mulet och klart väder är för hela bilderna 8 C på solsidan och 6,4 C på den beskuggade sidan. Tegelväggarnas temperatur på solsidan under mulet väder ligger på 9,8 C, vilket innebär att solsidan väggar är knappt 3 C varmare än väggarna på den beskuggade sidan där det uppmättes 6,9 C. Med klart väder ökar temperaturen på solsidan om 7,2 C och på den beskuggade sidan om 8,6 C. Den beskuggade sidans väggar har större kapacitet att uppta värme eftersom de har varit kallare vilket leder till att temperaturen på den beskuggade sidan ökar kraftigare med soligt väder. Samma gäller för fönstren vilkas temperatur på den beskuggade sidan ökar med 8,2 C från mulet till klart väder. På solsidan delades fönsterrutan in i två delar där den översta reflekterar himlen och den nedersta den motliggande väggen. Temperaturen på den övre delen ökas endast med 1,1 C till 11,9 C med klart väder, medan den nedre delen ökar sin temperatur med 7,2 C till 18 C. Detta uppvisar betydelsen av byggnadernas läge i kanjonen. Tabell 5: Temperaturvariation under mulet och klart väder Table 5: Temperature variation in cloudy and sunny weather Sida Bildavsnitt Temperatur Temperatur Temperaturskillnad i under mulet under klart C väder i C väder i C Solsida (byggnad 1) Beskuggad sida (byggnad 3) Hel bild 10 18 8 Vägg 9,8 18,1 7,2 Fönster 10,8 övre delen: 11,9 övre delen: 1,1 nedre delen: 18 nedre delen: 7,2 Hel bild 10,2 16,6 6,4 Vägg 6,9 15,5 8,6 Fönster 10 18,2 8,2 23

4.2. IR-termometern I analysen av data från mätningen med IR-pistolen tas hänsyn till temperaturvariationer som beror på samma faktorer som variationen som visades med IR-bilderna, nämligen olika material, höjden på fasaden och olika vädersituationer. Dessutom undersöks tidsskillnaderna mellan mätningarna som påverkande faktor. 4.2.1. Temperaturvariationer med byggnadsmaterial Med hjälp av temperaturmätningen på de fyra fasadernas ytor iakttogs hur temperaturerna varierar både mellan de fyra byggnaderna och mellan de två olika materialen tegel och glas. Temperaturvariationen mellan de olika byggnaderna och därmed mellan olika tegeltyperna under mätningsperioden 13-19 april visas i figur 15. Observera att fasadernas byggnadsmaterial uppvisar olika beteende vid mulet respektive soligt väder. Byggnad 2 till exempel är i jämförelse med de andra byggnaderna kallast vid mulet väder men varmast under soliga vädersituationer. Man kan även generellt konstatera att de nyare byggnaderna 2 och 4 reagerar starkare på den högre instrålningen under klara väderförhållanden genom att lagra mer värme än de äldre byggnaderna 1 och 3. Ur figur 14 framgår dessutom en tydlig dygnsvariation som ska analyseras senare i arbetet. Samma gäller sammanhanget mellan den uppmätta temperaturen på fasaderna och lufttemperaturen under de varierande vädersituationerna. 20 18 16 14 Temperatur (C) 12 10 8 6 4 2 0 byggnad 1 byggnad 2 byggnad 3 byggnad 4 13/4 kl.6 13/4 kl.21 14/4 kl.12 15/4 kl.6 15/4 kl.21 16/4 kl.12 17/4 kl.6 dag och tid 17/4 kl.21 18/4 kl.12 19/4 kl.6 19/4 kl.21 Figur 14: IR-mätningarnas resultat från 13 till 19 april vid tre tillfällen per dag Figure 14: Results from IR-measurements from 13th to 19th of April with three measurements per day 24

Figur 15 visar temperaturvariationen mellan tegelväggarna och fönstren vilka är de två olika material som undersöktes med IR-pistolen. Glasets temperatur varierade strakt i fönsterrutorna och för att erhålla jämförbara mätvärden togs alltid maxtemperaturen som instrumentet anger särskilt för analysen. I diagrammet ingår mätvärden från alla dagar, dvs. mulna och soliga samt alla byggnader. Det framgår att glas med ett medelvärde av 11,8 C är något varmare än teglet som har ett medelvärde av 10,5 C. Denna skillnad av 1,3 grader är inte väldigt hög. Större skillnader uppvisar extremvärden då det framgår tydligare att glas är varmare än tegel. Minimumvärden för glas och tegel ligger nämligen på 5 respektive 2,6 C, maxvärden på 31,7 och 22,3 C. Det får dock betänkas att maxvärdena mättes under direkt inkommande solstrålning och borde inte jämföras med de övriga värdena. Dessa resultat styrkar resultaten av värmeflödesberäkningen för fönstren och väggarna samt att resultaten stämmer överens med observationen av IR-bilderna. 35 30 Temperatur (C) 25 20 15 10 5 min max snitt 0 tegel glas Figur 15: Stapeldiagram över temperaturskillnader med olika material Figure 15: Diagram for temperature variation due to different material 4.2.2. Temperaturvariationer med olika nivåer Som analysen av IR-bilderna redan visade påverkar höjden på fasaden dess temperatur. Samma resultat visar analysen av mätningarna med IR-termometern då temperaturen generellt avtar med höjden (figur16) vilket kan förklaras med den ökande SVF med ökad höjd. En större SVF medför att avkylning genom vind gynnas. Endast de högsta mätpunkterna är varmare än de föregående vilket sammanhänger med byggnadernas arkitektur. Fasaderna avslutar nämligen med en liten utskjutande kant vilken hämmar fasadens avkylning. Det framgår ur figur 16 att byggnader 2 och 4 har med ungefär 1 C från lägsta till högsta våning, vilka motsvarar ett avstånd av ungefär 12 meter, det lägsta temperaturavtagandet med höjden. Byggnaderna 1 och 3 har ett temperaturavtagande med ungefär 2 C på samma avstånd. Resultaten från IR-bilderna samt data från IR-termometer mätningarna visar därmed samma resultat i hur temperaturavtagandet med höjden varierar mellan de olika byggnaderna i kanjonen bortsett från byggnad 1 som har väldigt låg temperaturavtagandet i IR-bildernas analys. Detta låga temperaturavtagande kan vara felaktigt. Det tydligaste avtagandet av 25