Sisälämpötilan vaihtelun vaikutus ulkoseinärakenteen U-arvon nopeassa kenttämittauksessa

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää ajasta riippuvien lämpö- ja kosteusteknisen laskennan avulla sisälämpötilan vaihtelun vaikutusta ulkoseinärakenteen nopeaan U-arvon kenttämittaukseen Arcada ammattikorkeakoulussa kehitetyllä U-arvon mittalaitteella. Tarkasteltuja ulkoseinärakenteita oli kuusi erilaista, jotka edustavat suomalaista ja saksalaista rakennuskantaa. Tavoitteena oli pyrkiä luomaan ohjeita tarkasteltujen rakenteiden mittaamiseen, sekä tarkastella kuinka sisälämpötila vaihtelut vaikuttavat rakenteen mitattavuuteen. Tarkastellut sisälämpötilat noudattelivat sinifunktiota, jonka amplitudia vaihdeltiin. Laskennasta saatua näennäisen U-arvon toleranssia verrattuna stationääritilassa laskettuun rakenteen toleranssiin vaihdeltiin, jotta voitaisiin laatia ohjeita eri ulkoseinärakenteiden mitattavuudelle. Näennäisellä U-arvolla tarkoitetaan tässä tutkimuksessa lämpövirran ja vallitsevan lämpötilaeron avulla laskettua U-arvoa. Mitattavuusluku on vuoden aikana summatut näennäiset U-arvot, joita verrataan sallitulla toleranssilla stationääritilan U-arvoon. Tutkimus oli osa laajempaa RAPID U -projektia, joka on Tampereen yliopiston (ent. TTY), Arcada ammattikorkeakoulun, Raksystem Insinööritoimisto Oy:n, FIW Münchenin ja DEN eV.n yhteisprojekti. Tutkimuksessa havaittiin, että tarkastellut ulkoseinärakenteet voidaan luokitella sisälämpötilan vaihtelun aiheuttaman vaikutuksen perusteella. Luokan 1 rakenteet ovat hyvin lämmöneristettyjä sekä pienen termisen massan omaavia. Luokkaan 1 kuuluu paneeliverhoiltu puurankaseinä W2, joka saa tarkastelluista rakenteista suurimmat mitattavuusluvut. Sisälämpötilan vaihtelu vaikuttaa rakenteen mitattavuuteen vasta suurimmilla amplitudeilla, jolloin mitattavuusluvut ovat n. 40 % pienempiä kuin tasaisella sisälämpötilalla. Luokan 2 rakenteet ovat massiivirakenteita, joissa lämmöneristys on huono tai sitä ei ole ollenkaan. Luokkaan kuuluvat massiivitiilirakenteet W1 ja W6, sekä tuuletusvälin omaava massiivi-tiilirakenne W5. Tasaisella sisälämpötilalla luokan 2 rakenteilla mitattavuusluvut ovat pienimmät tarkastelluilla rakenteilla. Sisälämpötilan vaihtelulla ei kuitenkaan ole merkittävää vaikutusta luokan 2 ulkoseinärakenteiden mitattavuuslukuihin. Luokkaan 3 kuuluvilla rakenteilla on termistä massaa sekä jossain määrin lämmöneristettä. Kyseiseen luokkaan kuuluvat betonisandwich-seinä W3 sekä tiili-villa-tiiliseinä W4. Tasaisella sisälämpötilalla luokan 3 rakenteet saavat suuria mitattavuuslukuja, mutta jo pieni sisälämpötilan vaihtelu huonontaa mitattavuuslukua. Suurimmalla sisälämpötilan amplitudilla mitattavuusluvut ovat jo niin pieniä, etteivät luokan 3 rakenteet ole mittauskelpoisia. Mitattavuuslukujen jakaantumista vuodenajoittain tarkasteltiin jakamalla vuosi neljään yhtä pitkään ajanjaksoon keskitalven ollessa uudenvuodenaattona. Suurimmat rakenteiden mitattavuudet saatiin odotetusti talvella, jolloin ulkolämpötila on matalimmillaan. Joissain tapauksissa suurimmat mitattavuusluvut saatiin syksyllä. Suotuisin ilmansuunta suorittaa mittaus olisi joko pohjoinen tai itä, mutta talvella ilmansuunnan vaikutus mitattavuuslukuun on pieni. Sallitulla toleranssilla laskennassa saadun näennäisen U-arvon ja stationääritilan U-arvon välillä on luonnollisesti merkittävä vaikutus rakenteiden mitattavuuslukuun. Toleranssilla 1 (sallittu poikkeama 5,0 %) U-arvon vaihteluväli on erittäin tiukka, mikä havaitaan hyvin matalan U-arvon omaavilla rakenteilla, joissa mitatut lämpövirran tiheydet ovat matalia. Toleransseilla 2 ja 3 saatiin hyvin samansuuruisia mitattavuuslukuja