TTKK:n talonrakennustekniikan laboratorioon on rakennettu uusi rakennusfysikaalinen tutkimuslaitteisto, jonka avulla voidaan selvittää vaipparakenteiden kosteusteknistä toimintaa eri olosuhteissa. Laitteisto on kehitetty aikaisemmin tehdyn lämmönläpäisylaitteiston pohjalta ja sen kehitystyö on kestänyt kokonaisuudessaan n. 4 vuotta. Uusi tutkimuslaitteisto koostuu lämpimästä ja kylmästä kammiosta, joiden väliin tutkittava rakenne asetetaan. Lämpimässä kammiossa mallinnetaan sisäilman olosuhteita ja kylmässä kammiossa ulkoilman olosuhteita. Laitteistossa on suuri joukko erilaisia mittaus- ja säätölaitteita, joita ohjataan automaattisesti tietokoneen avulla. Tarkka ja nopea olosuhteiden säätö edellyttää tehokasta ohjausohjelmaa, joka hakee eri tekijöiden tasapainotilaa koko ajan. Kokeissa säädettävinä suureina ovat sisä- ja ulkoilman lämpötila ja suhteellinen kosteus (RH) sekä paine-ero tutkittavan rakenteen yli. Kokeita voidaan tehdä joko vakio-olosuhteissa tai muuttuvissa olosuhteissa. Rakennusfysikaalisessa tutkimuslaitteistossa on monia ominaisuuksia, jotka yhdessä tekevät siitä uudentyyppisen ja monipuolisen koelaitteiston. Näitä ominaisuuksia ovat mm.: • kokeessa hallitaan kaikkia sisä- ja ulkoilman olosuhteita yhtä aikaa • rakenteita voidaan testata todellista tilannetta vastaavissa sisä- ja ulkoilman olosuhteissa ( esim. ulkoilman RH voidaan säätää todellista vastaavaksi myös pakkasen puolella) • kaikki säädettävät olosuhdearvot voidaan asettaa vapaasti säätöalueen sisällä • kaikki mittaukset ja säädöt tapahtuvat automaattisesti, tarkasti ja nopeasti tietokoneen avulla • kokeessa voidaan mitata rakenteeseen diffuusiolla ja konvektiolla siirtyvät kosteusvirrat erikseen • rakenteita voidaan mitata vakio-olosuhteissa tai olosuhteita voidaan vaihdella syklisesti • laitteiston tiiviyden ja elementin asennustekniikan ansiosta ilman virtaus tapahtuu tutkittavan rakenteen läpi hallitusti • tutkimusaukon koko on suuri (pinta-ala 1200 x 1200 mm2 ja syvyys 400 mm), jolloin koerakenteessa tapahtuu samat ilmiöt kuin todellisissa rakenteissakin (esim. rakenteen sisäinen konvektio) • laitteiston säätö- ja mittausjärjestelmiä voidaan lisätä ja vaihtaa tarpeen mukaan • laitteistoa voidaan tarvittaessa kääntää, jolloin seinä-, ylä- ja alapohjarakenteet voidaan testata oikeassa asennossa • laitteiston rakentamisen yhteydessä kehitettyjä säätö- ja mittausjärjestelmiä voidaan käyttää muidenkin laboratoriotutkimusten koejärjestelyissä 3 Uudella tutkimuslaitteistolla selvitettiin vesihöyryn siirtymistä puurunkoisissa ulkoseinärakenteissa diffuusion ja konvektion vaikutuksesta. Tehtyjen kokeiden perusteella saatiin seuraavat koetulokset Diffuusion vaikutus 1. Kaikki seinärakenteet toimivat diffuusion kannalta turvallisesti, jos • sisäilman kosteuslisä on pieni ja • rakenteeseen ei pääse vettä kosteusvuotojen seurauksena 2. Kosteutta läpäisevä rakenne on selvästi riskialttiimpi kondensoitumisen kannalta kuin höyrynsulullinen rakenne. --> Seinän sisäpinnassa on oltava riittävä vesihöyrynvastus (5:1 -sääntö). 3. Jos seinän sisäpinnassa on riittävä ilman- ja höyrynsulku, eristeenä voidaan käyttää sekä puukuitueristettä että mineraalivillaa. 4. Puupohjaisten materiaalien kosteudensitomiskapasiteetti siirtää kondensoitumisen alkamista, mutta ei aina riitä estämään kondenssin syntymistä. 5. Materiaaleihin sitoutunut ylimääräinen kosteus lisää kondensoitumisriskiä. Puupohjaisilla materiaaleilla riski on suuri, koska niihin voi sitoutua paljon kosteutta. 6. Seinän ulkopinnassa on oltava riittävän hyvin vesihöyryä läpäisevä tuulensuojalevy, jotta seinässä oleva ylimääräinen kosteus voi poistua. Tuulensuojalevyn ulkopuolella on myös oltava toimiva tuuletusrako. Konvektion vaikutus 1. Kaikki seinärakenteet toimivat konvektion kannalta turvallisesti, jos • rakennuksessa on alipaine tai • rakenteessa on ehjä ilmansulkukerros 2. Sisällä oleva alipaine ei alenna reiällisen seinän kosteuspitoisuuksia merkittävästi paine-erottomaan tilanteeseen verrattuna. Alipaine varmistaa kuitenkin sen, että rakennukseen ei synny ylipainetta. 3. Sisällä oleva ylipaine nostaa reiällisen seinärakenteen tasapainokosteuksia ja lisää rakenteen kondensoitumis- ja homehtumisriskiä. 4. Kosteutta läpäisevässä seinärakenteessa kondensoituminen on mahdollista paine-erosta riippumatta (diffuusio). 5. Höyrynsulullisessa seinärakenteessa kondenssiriski on ainoastaan silloin, jos ylipainetilanteessa rakenteessa on reikiä, jotka ulottuvat koko sisäpinnan läpi. 6. Puukuitueristeen käyttö hidastaa RH -prosenttien nousua ylipainetilanteessa reikien kohdalla, mutta lopulta rakenteen kosteusprosentit vastaavat mineraalivillaseinän arvoja. 7. Reikien ollessa pelkästään ilman-/ höyrynsulun läpi rakenteen RH- prosentit eivät muutu paine-eron vaikutuksesta. Tämä koskee myös sisälevyn kiinnitystä runkopuuhun ilman-/ höyrynsulun läpi. 8. Sisälevyssä ja ilman-/ höyrynsulussa olevat saumat runkopuun kohdalla eivät vaikuta seinärakenteen RH -prosentteihin yli- ja alipainetilanteissa. Ilman-/ höyrynsulun saumaan riittää 200 mm limitys. Saumakohtien teippaus on aina suositeltavaa, mutta runkopuun kohdalla se ei ole välttämätöntä. Muut koetulokset 1. Laskennallinen diffuusiotarkastelu eroaa todellisesta tilanteesta sitä enemmän mitä läpäisevämpi seinärakenne on. --> Kosteutta läpäisevän rakenteen kosteustekninen mitoitus on vaikeaa. 2. Läpäisevä seinärakenne ei kykene tasaamaan sisäilman kosteutta talviaikaan. 3. Ylipaine nostaa lämpötiloja huomattavasti tuulensuojalevyn sisäpinnassa niissä rakenteissa, joissa reiät ulottuvat koko sisäpinnan läpi. 4. Ulkoverhous nostaa tuuletusvälin lämpötilaa ulkoilmaan verrattuna, jolloin rakenteen RH -prosentit alenevat tuulensuojalevyn sisäpinnassa tiiviillä rakenteilla. 5. Talviolosuhteissa seinärakenteissa ei yleensä esiinny homeen kasvulle otollisia lämpötila- ja RH -olosuhteita.