Dynamic water vapor sorption in wood-based fibrous materials and material parameter estimation

Building physical simulation software rely on assumptions regarding the local equilibria in materials’ pore systems, which may be unjustified for certain materials. While local hygrothermal non-equilibrium has still been in focus in some previous studies, it has been unclear how significant factor it may be when modeling real structures. In case of wood, the non-equilibrium is related to the slowness of intrusion of water molecules into the hygroscopic cell walls. Including local non-equilibrium in macroscopic model requires separate variables for pore air vapor and adsorbed moisture, and modeling the local mass transfer between pore air and adsorbed moisture requires effective material parameters, whose experimental determination is not straightforward. Commercially available sorption balances can be used to record data, which can be used in the parameter estimation. In this type of problem of parameter estimation from time-dependent data the mathematical challenge is to find global optimum from different solutions, which yield similar values for objective function. This difficulty can be overcome by using statistical inversion approach, which we applied in studying low-density woodfibre material (LDF). Dynamic sorption parameters were finally applied in numerical analysis of a laboratory test assembly. Based on the results, our conclusion is that the slowness of sorption is obvious in small LDF sample, which is exposed to changing humidity, but with the studied material the sorption seem to happen fast enough so that local non-equilibrium may have only slight effects in modeling of real structures.publishedVersionPeer reviewe

Puurunkoisten tuuletettujen yläpohjien kosteustekninen toiminta

Tämä artikkeli esittelee Tampereen teknillisessä yliopistossa keväällä 2015 valmistuneen pientalojen puurakenteisten tuulettuvien yläpohjien lämpö- ja kosteusteknistä toimintaa käsittelevän diplomityön tuloksia. Diplomityö on osa Honkarakenne Oyj:n hirsitalojen tutkimus- ja kehitysprojektia. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää puurunkoisten tuuletettujen yläpohjien kosteusteknistä toimintaa laskennallisesti tietokonemallinnuksen avulla. Tavoitteena oli tarvittaessa tehdä rakenteisiin niiden rakennusfysikaalista toimintaa parantavia muutoksia. Tutkimuksessa tarkasteltiin ideaalisesti toimivien rakenteiden lisäksi tilanteita, joissa rakenteisiin kohdistui ylimääräistä kosteuskuormitusta sade- ja ilmavuotojen seurauksena.publishedVersionNon peer reviewe

Lämpimän ryömintätilaisen alapohjan lämpö- ja kosteustekninen toiminta

publishedVersionNon peer reviewe

Puukerrostalon työmaavaiheen lämpö- ja kosteusolosuhteiden mittaukset

publishedVersionNon peer reviewe

Puukerrostalorakentamisen kosteudenhallinta

Non peer reviewe

Teräsprofiiliovien U-arvon parantaminen

publishedVersionNon peer reviewe

Reduced night ventilation did not impair indoor air quality for occupants in a sample of Finnish school and daycare buildings

Ventilation in buildings plays a significant role from the points of view of indoor air quality, health and comfort. In addition, ventilation is one major consumer of heating energy in buildings. In this study, we investigated the effects of shutting down mechanical ventilation at nights on measured and occupant reported indoor air quality as well as health symptoms. Extensive field measurements and standard MM questionnaire surveys among school personnel and children were carried out three months before and three months after changing the ventilation operation mode (from 24 h ventilation to shutting down when unoccupied) in twelve school and daycare buildings. There were small differences in the estimated mean indoor temperature, relative humidity, and particle concentrations results before and after the operation mode change (intervention), which could also be related to seasonal factors. However, the intervention did not associate with any of the studied occupant outcomes, including reported thermal comfort, stuffy ‘bad’ air, or health symptoms among children or personnel. Therefore, according to the survey responses, shutting down ventilation at night had no noticeable effects on the perceived indoor air quality and health during occupancy.Peer reviewe

Air Pressure Differences over External Walls in New and Retrofitted Schools and Daycare Centers

Air pressure differences are a key factor in the behavior of building ventilation and air leakages through the building envelope. Field measurements of the air pressure differences over the building envelope were conducted in 24 Finnish municipal service buildings. The measured buildings were mainly schools and daycare centers, of which half were new buildings and half recently retrofitted. All buildings had mechanical ventilation. The measurements were conducted during 2016–2018. The total number of measurement points was 100, and the duration of individual time series varied. According to the results, the mean air pressure difference was within the range of national recommendations (small underpressure indoors) in 81–89% of measurement points, but some cases experienced either strong underpressure or overpressure conditions. In some cases, the air pressure difference showed a clear stepwise constant behavior, while other cases showed larger temporal variation. The conditions varied between different operating situations and the time of year. The study also supports the current recommendation that air pressure difference measurements should be done as continuous measurements of at least one week duration.publishedVersionPeer reviewe

Matalaenergia- ja passiivitalojen rakenteiden ja liitosten suunnittelu- ja toteutusohjeita

Rakennusten energiatehokkuuden parantaminen tuo mukanaan muutospaineita suunnittelijoille ja rakentajille. Rakenteiden dimensiot muuttuvat eristepaksuutta kasvattaessa ja toisaalta rakenteen kosteustekninen toiminta muuttuu vaipan läpi tapahtuvien lämpöhäviöiden vähentyessä. Uusia tehokkaampia lämmöneristemateriaaleja käytetään paikoissa, joissa niitä ei ole ennen käytetty, mikä osaltaan vaikuttaa rakenteen kosteustekniseen, rakenteelliseen ja palotekniseen käyttäytymiseen sekä käytännön toteutukseen. Energiatehokkuuden parantamisen aiheuttamien muutosten lisäksi myös kiihtyvä ilmastonmuutos tulee vaikuttamaan rakenteiden toimintaan.Tämä tutkimusraportti liittyy Tampereen teknillisellä yliopistolla vuosina 2009-2012 toteutettuun FRAME-tutkimusprojektiin, jossa tutkittiin ilmastonmuutoksen ja lämmöneristyksen lisäämisen vaikutusta rakenteiden lämpö- ja kosteustekniseen toimintaan sekä rakennusten energiankulutukseen ja sisäilman olosuhteisiin. Julkaisun tavoitteena on esittää yleisesti käytetyissä rakenteissa mahdollisesti esiintyviä muutoksia, kun eristepaksuutta kasvatetaan tai eristemateriaalia vaihdetaan ja esittää rakenteiden suunnitteluja toteutusohjeita, joilla nämä muutokset otetaan huomioon. FRAME-projektin varsinaiset tutkimustulokset on esitetty erillisessä raportissa, mutta tutkimustuloksia on hyödynnetty myös tässä julkaisussa annetuissa ohjeissa. Rakennetyypit ja ohjeistukset on laadittu siten, että rakenne toimisi kosteusteknisesti myös paksummilla lämmöneristeillä sekä tulevaisuuden ilmastossa (vuonna 2050). Julkaisussa on käsitelty yleisesti käytettyjä rakennetyyppejä ja - liitoksia. Ohjeistus ja selitykset on pyritty laatimaan siten, että esitettyjä toteutusperiaatteita voidaan tarvittaessa soveltaa myös muihin rakenteisiin.Lämmöneristyksen lisäyksestä aiheutuvilla muutoksilla on muutamia yhteisiä piirteitä. Rakenteen läpi tapahtuvat lämpöhäviöt pienentyvät. Tästä seuraa rakenteiden ulko-osien viileneminen ja suhteellisen kosteuden nousu. Tilanne voi heikentää tiettyjen perinteisten rakenteiden kosteusteknistä toimintaa, jos muuttuneita olosuhteita ei oteta suunnittelussa huomioon. Rakennusaikaisen kosteuden kuivumiseen on varattava lisäksi enemmän aikaa, kun rakennetta kuivattava lämpövirta rakenteen läpi vähenee. Rakenteen dimensioiden muutos saattaa johtaa rankarakenteiden rungon ylimitoitukseen, mikä aikaansaa uusien runkotyyppien kehittämistä. Rakenteiden paksuuden kasvaessa eristeen läpi tehtyjen kannatusten ja ripustusten rasitukset kasvavat, mikä johtaa liitoskappaleiden paksuntumiseen ja lisääntyvään kylmäsiltavaikutukseen. Liitokset ja liikuntasaumat tulee mitoittaa ottaen huomioon paksujen eristekerrosten kokoonpuristuminen ja liikkeet. Energiatehokkuuden parantuessa ilmatiiviyden merkitys korostuu ja sisätilojen riittävästä ilmanvaihdosta on huolehdittava. Rakenteiden vikasietoisuuden heikkeneminen korostaa jatkossa entisestään myös rakennusaikaisen kosteudenhallinnan ja huolellisen rakentamisen merkitystä