Page 1

BYGGNADERS KLIMATSKÄRM FUKTSÄKERHET ENERGIEFFEKTIVITET BESTÄNDIGHET

BENGT-ÅK E PE TER SSON


Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och studenters begränsade rätt att kopiera för undervisningsändamål enligt Bonus Copyright Access kopieringsavtal är förbjuden. För information om avtalet hänvisas till utbildningsanordnarens huvudman eller Bonus Copyright Access. Vid utgivning av detta verk som e-bok, är e-boken kopieringsskyddad. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman eller rättsinnehavare. Studentlitteratur har både digital och traditionell bokutgivning. Studentlitteraturs trycksaker är miljöanpassade, både när det gäller papper och tryckprocess.

Art.nr 33504 ISBN 978-91-44-12512-1 Upplaga 3:1 © Författaren och Studentlitteratur 2009, 2018 www.studentlitteratur.se Studentlitteratur AB, Lund Omslagslayout: Francisco Ortega Omslagsbild: Bengt-Åke Petersson Printed by Interak, Poland 2018


Innehåll Innehåll 3 Nomenklatur 9 Förord 15 1

Introduktion 19

2

Klimatskärmens skydd och funktion – kvalitetssäkring 25

2.1

Klimatskydden 25 Fuktskydd – skydd mot vattenånga och vatten 26 Värmeskydd – skydd mot oönskad värmetransport 26 Nederbördsskydd – skydd mot regn och snö 27 Vindskydd – skydd mot utomhusluftens påverkan i värmeisoleringsskikten 28 Luftläckageskydd – skydd mot inomhusluftens påverkan på konstruktionen 28 Tjälskydd – skydd mot frost 29 Identifiering av klimatbelastningar 29 Fuktkällor 30 Värmekällor 31 Lufttryck och luftrörelser 31 Extra ordinära belastningar 32 Metoder för dimensionering – verifiering 33 Projektering och verifiering av energianvändningen 33 Fuktsäkerhetsprojektering 34 Byggnadsfysikalisk dimensionering 35 Bedömning av resultatet – fuktsäkerhet 36

2.2

2.3

© Författaren och Studentlitteratur


Innehåll

Verifiering av fuktsäkerheten 37 Exempel på fuktdimensionering 37 3

Klimat, energihushållning och beständighet – gränsvärden 39

3.1

3.8

Uteklimat 39 Temperatur och fuktighet 41 Vind och nederbörd 48 Solstrålning 54 Nattutstrålning 59 Klimat i mark 60 Tjäle och frostfritt djup i mark 62 Inneklimat 65 Temperatur och fuktighet 65 Radon 71 Andra luftföroreningar 73 Ventilation och luftläckage – luftomsättning 74 Energihushållning – NNE-byggnader, energiprestanda och primärenergital 76 Förluster och tillskott i uttrycket primärenergital EPpet 80 Andra former av lågenergibyggnader 84 Byggfukt och uttorkning 85 Byggfukt 85 Uttorkning av byggfukt 89 Materials beständighet 94 Trä och träbaserade produkter 94 Betong, lättbetong, tegel och bruk 98 Golvprodukter 98 Normalt klimat i byggnadsdelar 99

4

Material – egenskaper och funktioner 103

4.1 4.2

Funktionskrav att uppfylla 104 Några typiska byggnadsdelar 104

3.2

3.3 3.4

3.5 3.6

3.7

© Författaren och Studentlitteratur


Innehåll

4.3 4.4

Egenskaper – definitioner 107 Funktion – material 109 Material som värmeisolering 110 Material som vind- och lufttätning 113 Material som diffusionsspärr 114 Material som vattentätning 115 Andra vanliga byggnadsmaterial 116

5

Funktionskrav och utföranden 119

5.1

Tak 120 Kalltak 123 Tak med begränsad ventilation – varianter 128 Parallelltak – tak med litet ventilationsutrymme 129 Tak med litet vindsutrymme 130 Kommentarer till tak som ventileras 131 Motflödestak – kalltak med alternativ funktion 135 Varmtak – varianter 136 Betongtak 137 Lättbetongtak med utvändig värmeisolering 139 Lättbetongtak med invändig värmeisolering 140 Omvända tak och duo-tak 141 Träullsplattak 144 Plåttak 145 Väggar 148 Ytterfasad av olika material 154 Lätta väggar 157 Tunga väggar 159 Fönster 161 Grunder 169 Golv på mark 172 Källarväggar 181 Krypgrunder 185

5.2

5.3 5.4

© Författaren och Studentlitteratur


Innehåll

6

Klimatskärmens värmeisolering i NNE-byggnader (nära-nollenergibyggnader) 193

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5

Byggnaders energibalans 193 Transmissionsförluster Qt – gränsvärde 194 Värmeisoleringsvärde Um – gränsvärde 197 Dimensionering av klimatskärmens delar Ui 198 Samband mellan fönster–dörrars och övriga klimatskärmens värmeisolering 202 6.6 Vanliga fönsters U-värden 203 6.7 Vanliga byggnadsdelars U-värden 203 6.8 Det beräknade U-värdets uppbyggnad och relevans 206 6.9 Värmekapacitetens inverkan på transmissionsförlusterna Qt 207 6.10 Andra faktorers inverkan på transmissionsförlusterna Qt 209 7

Beräkningsmetoder 213

7.1

Värmeflöde – konduktanser och U-värden 214 Byggnadsdelar homogena materialskikt – konduktanser 215 Byggnadsdelar sammansatta materialskikt – konduktanser 216 Korrigering av värmegenomgångskoefficienten U 224 Golv på mark eller isolerad mark i krypgrunder – konduktanser 225 Temperaturer 227 Temperaturer under platta på mark 228 Golvtemperaturer längs yttervägg 230 Temperaturfördelning 233 Fuktfördelning och kondensering 235 Ånghaltsfördelning – ingen kondensrisk 236 Ånghaltsfördelning – kondensrisk – uttorkning 239 Uttorkning av betongplattor och betongväggar 242 Klimatskärmens lufttäthet 245

7.2

7.3

7.4 7.5

© Författaren och Studentlitteratur


Innehåll

8

Bilagor 247

I II

Klimatdata 247 Gränsvärden och korrektioner – energihushållning i NNEbyggnader 262 Korrektioner för U-värdesberäkning 265

III

Linjära köldbryggors k inverkan på Um-värdet – rimliga värden 269 V Fönsters U-värden för glasdelen och fönsterspalters värmemotstånd 271 VI Luftskikts värmemotstånd 272 VII Materialskikts värmemotstånd 273 VIII Jordarters värmemotstånd 274 IX Krypgrunders ventilation 275 X Materials värmekapacitet 275 XI Relativa strålningstal och konvektiv värmeöverföringskoefficient 276

IV

XII Deklarerad värmledningsförmåg dekl för vanliga värmeisoleringsmaterial 277 XIII Deklarerad värmeledningsförmåga dekl för andra vanliga byggnadsmaterial 280 XIV Ånggenomsläpplighet och ånggenomgångsmotstånd för material och skikt 282 XV Byggfukt i material 284 XVI Fuktjämvikt – sorptionskurvor 285 XVII Mättnadsånghalt g/m³ per 0,1 °C 289 XVIII Konstruktionsexempel 291 Referenser och litteratur 301 Sakregister 307

© Författaren och Studentlitteratur


3 Klimat, energihushållning och beständighet – gränsvärden

Klimatskärmens uppgift är att med sina väggar, tak och grunder ta hand om och avskärma den påverkan som uteklimatet åstadkommer i form av värme, fukt och luft, solstrålning, nederbörd och vind, samt fukt och vatten i mark. Även inomhusklimatet påverkar konstruktionerna med sin värme och fukt i inomhusluften samt lufttryck. Dessutom förekommer andra påverkningar i form av ljud och brand, vilket dock inte behandlas här. För kyla, värme och solstrålningen dimensionerar man för en god energihushållning utifrån uppställda energihushållningsmål. För utvändigt regn och vind eller markvatten behöver man skapa skyddande skikt på konstruktioners utsida, medan man för inomhusluftens vattenånga och lufttryck behöver skapa lufttäta och ångtäta skikt på insidan. För övrig markfukt dimensioneras för oskadlig påverkan på konstruktionen. I detta kapitel diskuteras och visas de belastningar man har att ta hänsyn till vid dimensionering av klimatskärmen och vid drift och underhåll. Det avser data för utomhusklimat och inomhusklimat, luftkvalitet och komfort, materials byggfukt och uttorkning samt beständighet.

3.1 Uteklimat De klimatrelaterade belastningar en byggnad utsätts för är värme, strålning, vind och lufttrycksvariationer, nederbörd i form av regn och snö, samt luftfukt. Vid dimensionering av klimatskärmen måste hänsyn tas inte enbart till de enskilda belastningarna, utan ofta kan samverkan från flera olika belastningar ge större påverkan än vad var och en skulle ge. Så ger © Författaren och Studentlitteratur

39


3 Klimat, energihushållning och beständighet – gränsvärden

exempelvis vind med samtidig nederbörd, det vi kallar för slagregn eller yrsnö, betydligt hårdare påfrestning på byggnaden än vad vind och nederbörd var för sig skulle göra. Vind i olika riktningar skapar luftströmning över byggnaden med varierande övertryck och undertryck över fasadytor och tak. Dessa lufttrycksskillnader är drivkrafter för luftläckage genom klimatskärmen, vilket också medverkar i byggnadens luftomsättning och ventilation. Detta har betydelse för luftkvalitet och komfort inomhus samt påverkar energihushållningen. Värme och strålning utomhus påverkar fasadmaterialen och dess beständighet i den mån de mer eller mindre är klimatskyddade. Värme, strålning och fuktighet utomhus påverkar fukttillståndet i byggnadens ytterkonstruktioner och kan medföra uttorkning, nedfuktning eller annan omlagring av värme och fukt. Särskilt solstrålningen genom fönster påverkar snabbt värmebalansen inomhus. Luftfukten utomhus varierar över året delvis beroende på temperaturvariationerna men också på den klimatiska fuktbalansen utomhus.

Kiruna

Umeå Östersund

Västerås

Kiruna Umeå Östersund Västerås Kalmar Göteborg Malmö

Göteborg Kalmar Malmö

Figur 3.1 Klimatdata i denna bok är hämtade från klimatdatastatistik från sju orter med representativa lägen och klimat i landet [5 4].

40

© Författaren och Studentlitteratur


3.1 Uteklimat

Klimatdata som redovisas här är avsedda för att användas vid beräkningar och dimensionering av klimatskärmen och representerar delar av landet från Norrlands inland och kustland till södra delarna av landet. De är sammanställda från klimatdatastatistik för sju orter med representativa lägen i landet enligt figuren ovan.

Temperatur och fuktighet Utomhus varierar lufttemperaturen över året med varm sommar och kall vinter samt över dygnet med högre dagtemperatur än nattemperatur beroende på det geografiska läget. På motsvarande sätt varierar fuktigheten utomhus med höga absolutvärden för ånghalten under sommartid och låga vintertid, medan motsvarande relativa ånghalter tvärtom är låga under sommaren och höga under vintern. Förutom att utomhustemperaturen naturligt är kopplad till byggnadernas värmeförluster, har den också stor betydelse för fukttillståndet i väggar och tak. Luftfukten är naturligt kopplad till ångtransport och fukttillstånd. Information om klimatdata hämtas från klimatstatistik vilken exempelvis samlats i SMHI:s Klimatdatabok [54]. Efter att ha studerat långa serier av klimatdata har man funnit att det är svårt att helt klart definiera typiskt normalår. Man är därför hänvisad till att utifrån befintlig klimatdatastatistik värdera vilka dataserier som är mest relevanta för det aktuella problemet, om det gäller byggnadsfysikalisk dimensionering av värmeisolering och fuktskydd för byggnader, eller om det gäller något annat problem såsom dimensionering av värmeanläggning. Klimatdata för denna bok är huvudsakligen avsedda att användas för stationära beräkningar. Lufttemperatur För energibehovsberäkningar är det ofta tillräckligt att räkna med medeltemperaturer över uppvärmningssäsongen, medan man för effektbehovsberäkningar även behöver ta hänsyn till hur temperaturen varierar över dygnet med tillfälligt låga utetemperaturer nattetid och hur byggnaden svarar mot dessa svängningar i form av dämpning och fördröjning av temperaturändringen in i konstruktionen som följd av materialens värmekapacitet. © Författaren och Studentlitteratur

41


3 Klimat, energihushållning och beständighet – gränsvärden

Temperaturen är också en av flera viktiga parametrar för att studera fuktförhållanden i de olika byggnadsdelarna med hänsyn till risker för höga relativa ånghalter och kondens respektive förutsättningar för uttorkning. Även här har konstruktionernas värmekapacitet betydelse och verkar fördelaktigt på fuktfunktionen. Det är således rimligt för såväl värmeberäkningar som för fuktberäkningar att förutom klimatdata från rätt klimatzon även ta hänsyn till konstruktionernas värmekapacitet och fuktkapacitet för att avgöra vilka utetemperaturer som bör väljas. För normala fuktberäkningar har värmekapaciteten betydelse då tunga material dämpar fuktpåverkande temperaturvariationer, medan fuktkapaciteten har betydelse för kvalitativa bedömningar av fuktfunktionen i övrigt. Normalt medför fuktkapaciteten en fördelaktig omlagring av fukten i materialen, vilket ofta ger resultat på säkra sidan. För diffusionsberäkningar väljs lämpligen utetemperaturer enligt den dimensionerande vinterutetemperaturen DVUT för lätta byggnader, såvida inte klimatskärmen är klädd med tunga materialskikt på utsidan då DVUT kan väljas för medeltunga eller tunga byggnader. I vissa fall kan medelvärden för dygns lägsta eller högsta temperaturer hellre väljas, om de bättre svarar mot förutsättningarna. Vid stora värmekapaciteter såsom under golv på mark är sannolikt årsmedelvärden mer representativa som utetemperaturer. Medan ovan nämnda medelvärden är bearbetad klimatstatistik, är de dimensionerande vinterutetemperaturerna DVUT beräknade värden för byggnader med olika termiska egenskaper uttryckt i tidskonstanter och utifrån mätningar på olika orter i landet, samt redovisade för att underskridas högst 30 gånger på 30 år. DVUT är i första hand framtagna för att bestämma byggnaders effektbehov [72]. Tidskonstanten är ett mått på hur väl en byggnad svarar på variationer i utetemperaturen utan att det märkbart påverkar inomhusklimatet. Kvoten mellan en byggnads värmekapacitet som deltar i den termiska dämpningen uttryckt som energiinnehåll per grad K (Wh/K) och klimatskärmens värmeförluster samt ventilationsförluster uttryckt som byggnadens effektbehov per grad K (W/K) definierar byggnadens tidskonstant, vilken anges i enheten timmar (h). En tung byggnad med stor värmekapacitet är värmetrög och har normalt större tidskonstant än en lätt byggnad. Vanliga träregelhus utan tunga material såsom betong klassas som lätta byggnader med tidskonstanter på omkring 1 dygn, medan tyngre byggnader med tunga material kan ha tidskonstanter på uppemot 4 dygn eller mer. 42

© Författaren och Studentlitteratur


3.1 Uteklimat

Figuren nedan visar hur de olika redovisade temperaturerna förhåller sig till varandra, från övre till undre raden medeltemperaturerna för dygnsmax., månadsmedel, dygnsmin., samt underst dimensionerande vinterutetemperaturen DVUT.

Temperatur °C

Kiruna 5

Umeå

Östersund Västerås

Kalmar

Göteborg

Malmö dygnsmax.medel månadsmedel dygnsmin.medel DVUT tung byggnad

0 -5 -10 -15 -20 -25 -30

Figur 3.2 Bearbetad klimatdata ger temperaturer för olika ändamål. Temperaturerna gäller vintertid, februari månad.

I följande tabell 3.1 redovisas dimensionerande vinterutetemperatur DVUT, beräknade enligt [72]. Tabellen gäller för lätta, medeltunga och tunga byggnader med sina olika tidskonstanter. Angivna normaltemperaturer för januari avser medelvärdesbildade mätta temperaturer över dygn och månad. Mer klimatdata finns i kapitel 8 Bilagor. Tabell 3.1 Dimensionerande vinterutetemperatur DVUT för olika byggnader och några representativa orter i landet. Temperatur DVUT °C Normaltemp. för januari månad

Lätt byggnad tidskonst 24 h

Medeltung byggnad tidskonst 48 h

Tung byggnad tidskonst 96 h

Kiruna

-12,2

-30,3

-29,4

-28,0

Umeå

-7,8

-24,5

-23,2

-21,9

Östersund

-8,5

-25,3

-24,4

-23,0

Västerås

-4,1

-19,1

-17,9

-16,9

Kalmar

-1,7

-13,3

-12,8

-12,0

Göteborg

-0,9

-14,6

-14,0

-12,9

Malmö

-0,5

-11,6

-10,6

-10,0

© Författaren och Studentlitteratur

43


3 Klimat, energihushållning och beständighet – gränsvärden

För beräkningar är klimatdata samlade i nedanstående tabeller för några representativa orter i landet enligt tidigare figur 3.1. Tabell 3.2 Månaders medeltemperatur och månadsmedelvärden för dygnens maximum- och minimumtemperatur, samt normalårstemperaturer. Normalårstemperaturen är ungefär lika med årsmedeltemperaturen [54]. Temperaturer: normalårs, månadsmedel (översta raden) samt dygnsmax., dygnsmin. År

Jan Febr Mars April

-1,2 -12,2 -12,4 -8,9 dygnsmax. -8,2 -8,3 -4,3 dygnsmin. -17,1 -17,0 -14,4 Kiruna

-3,5 0,5 -8,5

Maj

Juni

Juli

Aug Sept

2,7 9,2 12,9 10,5 6,7 13,7 17,6 14,9 -1,4 4,7 8,4 6,2

5,1 8,7 1,9

Okt

Nov

dec

-1,5 -6,8 -10,1 1,5 -3,6 -6,4 -4,6 -10,7 -14,6

3,4

-7,8 -7,7 -4,4 -4,0 -11,8 -12,2

-4,4 0,3 -9,3

1,3 7,5 12,7 16,3 14,6 9,5 5,0 12,0 17,0 20,4 18,6 12,9 -2,9 1,8 7,2 10,9 9,5 5,3

3,5 6,7 0,2

-0,9 1,5 -3,8

-4,3 1,5 -7,5

Östersund 2,7

-8,5 -7,5 -5,2 -3,9 -11,9 -11.1

-4,3 0,6 -8,3

1,1 6,8 11,3 14,5 13,1 8,6 5,5 12,6 16,9 20,0 18,8 12,5 -2,5 2,3 7,2 10,3 9,5 5,4

3,2 5,9 0,7

-1,1 0,8 -3,5

-4,7 -2,2 -7,6

Umeå

dygnsmax. dygnsmin.

dygnsmax. dygnsmin.

Västerås

5,9

-4,1 -1,3 -6,7

-4,1 -0,8 -7,1

-1,4 3,4 -4,8

4,1 10,1 14,6 17,2 15,8 11,3 9,7 16,7 21,2 23,7 21,7 15,8 0,4 5,2 9,7 12,5 11,8 8,0

6,3 9,6 3,3

1,9 4,1 -0,1

-1,0 1,4 -3,2

Kalmar

7,0

-1,7 0,8 -3,3

-1,9 0,9 -3,9

0,0 3,1 -2,6

5,1 9,8 14,5 17,2 16,3 12,3 7,6 7,6 12,9 17,9 20,7 19,9 15,7 11,1 1,7 6,1 11,0 14,0 13,5 10,0 6,1

3,6 6,3 2,4

0,9 3,3 -0,2

Göteborg

7,9

-0,9 1,0 -3,1

-1,2 0,9 -4,0

1,3 4,1 -1,7

6,0 11,5 15,2 17,5 16,8 13,1 8,6 9,2 15,5 18,9 21,1 20,1 16,1 10,8 2,5 7,2 11,5 14,0 13,4 10,1 6,1

4,5 6,1 2,5

1,8 3,5 -0,1

Malmö

8,0

-0,5 1,6 -3,0

-0,7 1,6 -3,3

1,4 6,0 11,0 15,0 17,2 16,7 13,5 8,9 4,7 10,4 16,1 19,7 21,7 21,0 17,4 11,9 -1,7 2,2 6,1 10,2 12,7 12,3 9,6 5,5

4,9 7,0 2,5

2,0 3,9 -0,1

dygnsmax. dygnsmin.

dygnsmax. dygnsmin.

dygnsmax. dygnsmin.

dygnsmax. dygnsmin.

För värmeförlustberäkningar används normalt så kallade värmeförbrukningstal, vilka i princip beskriver skillnaden mellan temperaturmedelvärdet inomhus och temperaturmedelvärdet utomhus under en uppvärmningsperiod, med hänsyn till den internvärme som genereras inomhus och solvärmens inverkan. Värmeförbrukningstalet beskriver således 44

© Författaren och Studentlitteratur


3.1 Uteklimat

temperaturdifferens gånger periodlängd. Det uttrycks i gradtimmar per år och blir olika, beroende på vilken ort i landet det är fråga om, och vilken inomhustemperatur som gäller. Av naturliga skäl blir värmeförbrukningstalet betydligt större i kalla klimatzoner än i varmare, vilket för byggnader med samma värmeisoleringsstandard medför olika uppvärmningskostnader för att täcka värmeförlusterna. Detta påverkar direkt energihushållningen. För överslagsräkningar kan värmeförbrukningstalet beräknas som skillnaden mellan vald inomhustemperatur minus ett par grader för internvärmet och en orts normalårstemperatur, eller årsmedeltemperatur som är ungefär densamma, vilket multipliceras med antalet årstimmar 365·24 h/år. Med normalårstemperatur avses utomhustemperaturens årsmedianvärde. Ett bättre alternativ är att utesluta perioder då uppvärmning inte behövs och i stället räkna med medelvärden för uppvärmningsperioden och ta hänsyn till internvärme och solvärme under perioden. Värmeförbrukningstalet i tabell 3.3 är beräknat för uppvärmningsperioder med dygnsmedeltemperaturer utomhus lägre än 10 °C, huvudsakligen från oktober till april för södra Sverige och för något längre perioder för mellersta och norra Sverige. Under övrig del av året räcker tillskottet från internvärme och solvärme för att balansera värmeförlusterna och ge tillräcklig inomhustemperatur. Tabell 3.3 Värmeförbrukningstal för olika inomhustemperaturer för några representativa orter i landet, beräknat för uppvärmningsperioder. Värmeförbrukningstal tTår Kh/år (gradtimmar/år) 18 °C Kiruna Umeå Östersund Karlstad (Västerås) Kalmar Göteborg Malmö 1)

158 600 120 000 122 300 96 000 87 600 76 800 75 400

Inomhustemperatur 1) 20 °C 22 °C 173 200 133 200 135 400 107 700 99 300 86 900 85 600

187 700 146 300 148 500 119 300 110 900 97 100 95 800

24 °C 202 300 159 400 161 700 131 000 122 600 107 300 105 900

Interpolering kan göras mellan inomhustemperaturerna.

© Författaren och Studentlitteratur

45


3 Klimat, energihushållning och beständighet – gränsvärden

Som exempel på internvärme kan nämnas att en vuxen person avger i storleksordningen 50–100 W i vila, 200–300 W vid promenad, och upp till 600 W vid tungt arbete. Som exempel på solinstrålning kan nämnas att ett tvåglasfönster i gynnsam orientering mot SV i södra Sverige kan som mest släppa in cirka 4 kWh/m² under en klar dag i juli månad. Av värdena i tabell 3.3 ser man att varje grads temperaturökning inomhus medför ökad värmeförlust i storleksordningen 5 %. Luftfuktighet När det gäller luftfukten kan den redovisas på följande två sätt:  ånghalt i luft (v kg/m³) (absolut ånghalt)  relativ ånghalt (RÅ %) tillsammans med rådande lufttemperatur (andra beteckningar är RF, RH,  eller  för den relativa ånghalten). Ånghalten i utomhusluften varierar såväl över dygnet som över årstiderna. Generellt gäller att den absoluta ånghalten i luften är högre under varmare årstider än under kallare. Den absoluta ånghalten är också högre under dagen än under natten. Detta är bland annat en följd av temperaturvariationerna. Fuktbalansen i luften hålls i jämvikt med omgivningen genom att fukt fälls ut som dimma och vatten vid kondensation när temperaturen sjunker, medan luften tar åt sig fukt som vattenånga när temperaturen stiger. Uteluftens relativa ånghalt uppvisar normalt omvända värden i förhållande till den absoluta ånghalten, beroende på svängningarna i temperaturen och fuktbalansen. Klimatet styr alltså uteluftens absoluta ånghalt, och den relativa ånghalten visar hur fuktig luften är i förhållande till dess mättnadsånghalt. Olika orter i landet uppvisar således olika fuktigt klimat, vilket har betydelse för den fukttekniska dimensioneringen inom byggnadstekniken. Det visar sig också att uteluftens fuktighet över dygnet varierar mindre under vintern än under sommaren beroende på temperaturvariationerna. Ånghalten uppvisar även mycket större variationer mellan både olika orter och över året än vad den relativa ånghalten gör. Under sommaren är temperaturens inverkan dessutom så stor att ånghalten blir flera gånger högre på sommaren än under vintern, trots att den relativa ånghalten är lägst på sommaren. 46

© Författaren och Studentlitteratur


3.1 Uteklimat

Exempel på årsvariationer av luftfuktigheten utomhus visas i följande två figurer uttryckt i absolut ånghalt respektive relativ ånghalt för några orter från Kiruna i norr till Malmö i söder. Lägg märke till att den relativa ånghalten minskar medan absolutånghalten ökar under den varma sommartiden och tvärtom under den kalla vintertiden som en följd av säsongstemperaturerna. 14

Absolut ånghalt g/m³

12 10

Kiruna Östersund Västerås Göteborg Kalmar Malmö

8 6 4 2 0

Jan

Feb

Mar

Apr

Maj

Jun

Jul

Aug

Sep

Okt

Nov

Dec

100

Luftens relativa ånghalt %

90 80 70

Kiruna Östersund Västerås Göteborg Kalmar Malmö

60 50 40 30 20 10 0 Jan

Feb

Mar

Apr

Maj

Jun

Jul

Aug

Sep

Okt

Nov

Dec

Figur 3.3 Övre grafen visar hur uteluftens absoluta ånghalt är störst på sommaren och lägst på vintern. Den undre grafen visar det omvända förhållandet att uteluftens relativa ånghalt är lägre på sommaren än under vintern. Data hämtade från [54].

© Författaren och Studentlitteratur

47


3 Klimat, energihushållning och beständighet – gränsvärden

I följande tabell 3.4 redovisas luftfuktigheten utomhus för några representativa orter i landet. Luftfuktigheten beskrivs dels som absolut ånghalt, dels som relativ ånghalt, det vill säga aktuell ånghalt i relation till mättnadsånghalten för aktuell lufttemperatur. Tabell 3.4 Luftfuktigheter uttryckta som relativ ånghalt % och absolut ånghalt g/m³ för några representativa orter i landet [5 4]. Relativ ånghalt % (övre raden) och absolut ånghalt g/m³ (undre raden) Jan Febr Mars April

Maj

Juni

Juli

Aug

Sept

Okt

Nov

Dec

Kiruna

83 1,5

82 1,4

77 1,8

71 2,6

64 3,7

61 5,4

68 7,7

72 7,0

77 5,3

81 3,5

85 2,4

85 1,8

Umeå

85 2,2

83 2,2

80 2,7

76 4,0

66 5,3

66 7,4

72 10,0

77 9,6

83 7,6

86 5,3

88 4,0

87 3,0

Östersund

86 2,1

84 2,2

80 2,7

76 4,0

69 5,3

70 7,1

74 9,2

75 8,6

82 7,0

85 5,1

88 3,9

87 2,9

Västerås

84 2,9

82 2,9

74 3,2

66 4,2

62 5,9

64 8,1

69 10,1

74 10,0

81 8,3

83 6,1

86 4,7

86 3,9

Kalmar

89 3,8

87 3,6

84 4,1

82 5,6

81 7,5

77 9,6

79 11,6

80 11,1

82 8,9

83 6,7

87 5,4

89 4,6

Göteborg

85 3,7

82 3,4

77 3,9

71 5,0

66 6,6

69 8,8

73 10,8

74 10,5

79 9,0

81 6,9

84 5,4

86 4,6

Malmö

87 4,1

86 3,9

83 4,4

76 5,5

73 7,3

74 9,5

78 11,4

77 10,9

82 9,6

85 7,4

87 5,9

89 4,9

Vind och nederbörd Vind och nederbörd i form av regn och snö har betydelse för klimatskärmen på så sätt att vind skapar lufttrycksdifferenser över klimatskärmen som medför att luft läcker igenom otätheter och luftgenomsläppliga skikt, vilket i förening med nederbörd riskerar att föra med sig regn eller snö in i konstruktionen. Luftläckaget i sig kan medföra okontrollerbara värmeförluster, medan regn och snö utifrån eller luftfukt inifrån som kommer in i konstruktionen kan medföra oönskade fuktskador i form av mögel och röta eller nedsättning av värmeisoleringsförmågan.

48

© Författaren och Studentlitteratur


3.1 Uteklimat

Vind och lufttryck När det blåser är vindhastigheten lägre närmare marken än högre upp i luften, beroende på luftens friktion mot vegetation, bebyggelse etc. Det betyder att vinden bromsas upp mindre över öppen terräng än över bebyggda landskap och stadsbebyggelse. Dessutom kan vinden variera i styrka med stundtals kraftiga vindbyar med höga lufthastigheter som också varierar i höjdled.

Kust och slätt

öppna landskap

skog och tätorter

storstadsområden

Figur 3.4 Principiellt utseende för vindens hastighetsprofil för varierande markbeskaffenhet.

Normal klimatstatistik lämnar uppgifter om vindhastigheter på 10 m höjd som medelvärden för 10 minuters intervall samt vindriktningar, vilket naturligtvis ger en starkt förenklad bild av verkligheten. För beräkningar där vinddata ingår är det därför viktigt att utifrån kvalitativa bedömningar för det problem som ska studeras välja rimliga värden för vindhastighet och vindriktning. Som riktvärden för enklare beräkningar ges här exempel på vindhastigheter för några olika orter i landet hämtade från klimatdatastatistik [54]. I allmänhet kan man räkna med att den förhärskande vindriktningen för de flesta orterna ligger mellan syd, sydväst och väst samt i vissa fall nordväst och nord.

© Författaren och Studentlitteratur

49


Ackumulerande frekvens av olika vindstyrkor

3 Klimat, energihushållning och beständighet – gränsvärden 100

Förhärskande vindriktningen är för det mesta mellan syd och väst

80

60

40

Mellersta och norra Sverige

Södra Sveriges kustområden

20

Kiruna Umeå Östersund Västerås Kalmar Göteborg Malmö

0 >0-0,2

>0,3-1,5

>1,6-3,3

>3,4-5,4

>5,5-7,9 >10,8-13,8 >17,2-20,7 >24,5-28,4 >32,7 >8,0-10,7 >13,9-17,1 >20,8-24,4 >28,5-32,6

Vindhastighet m/s (intervallen motsvarar vindskalan Beaufot 0-11)

Figur 3.5 Fördelning av vindhastigheter för några representativa orter i landet mätt på 10-meters nivån. Kalmar, Göteborg och Malmö har högre värden än övriga. Data hämtade från [54].

Beroende på höjden över marken i förhållande till mätt vindhastighet på 10 meters nivån reduceras lufthastigheten. Denna reduktion blir naturligtvis olika, beroende på typ av terräng och bebyggelse och kan på olika sätt beräknas. För överslagsräkningar kan följande värden vara vägledande:  för kust- och slättland reducering med 10–20 % för höjden 6–3 m  för öppna landskap reducering med 25–35 % för höjden 6–3 m  för landskap med skogar och små tätorter med 50–60 % för höjden 6–3 m  för storstadsområden och liknande med 60–70 % för höjden 6–3 m. Nederbörd och slagregn Nederbörd förekommer antingen som regn eller som snö. Nederbörd utan vind faller vertikalt och belastar huvudsakligen byggnaders horisontella ytor såsom tak, terrasser och liknande. Sådana konstruktioner måste vara vattentäta och måste även, beroende på ytans lutning och avrinningsmöjligheter, tåla visst vattentryck. 50

© Författaren och Studentlitteratur


Bengt-Åke Petersson är associate professor i husbyggnadsteknik och byggnadsfysik vid Chalmers tekniska högskola och har lång erfarenhet av forskning och undervisning inom dessa områden.

BYGGNADERS KLIMATSKÄRM Boken visar hur man utgående från definierade funktionskrav för byggnadsdelar bygger upp en byggnads klimatskärm och samtidigt uppfyller föreskrivna mål om fuktsäkerhet, energieffektivitet och beständighet. Genom att utformningen relaterar till funktionskrav öppnas möjligheter för nytänkande och kreativa lösningar för såväl material som utföranden. Genomgång av belastningar och principer för att ta hand om dem i klimatskärmen utgör därmed ett betydelsefullt underlag. Senaste byggnormer utifrån EU:s direktiv om byggnader med mycket hög energiprestanda (nära-nollenergibyggnader) uttryckt i primärenergi är vägledande för hur klimatskärmen optimeras mot uppsatta mål om energieffektiva och hållbara byggnader. Typiska isoleringsvärden för byggnadsdelar och deras samband med fönsterareor visas och normerade beräkningsmetoder för energiprestanda och U-värdesbestämningar gås igenom. Bokens fokus ligger på funktionsrelaterade byggnadstekniska utföranden, ren teoribeskrivning och övningsräkning är därför nedtonat. För den som söker mer teoretiska beskrivningar och övningsräkning hänvisas till boken Tillämpad byggnadsfysik av samma författare. Denna bok lämpar sig väl som lärobok inom husbyggnadsteknik för civilingenjörer och arkitekter, ingenjörer, mäklare m.fl., och kan med fördel användas som referens och handbok av yrkesverksamma personer inom hela byggbranschen.

Tredje upplagan Art.nr 33504

studentlitteratur.se

Profile for Smakprov Media AB

9789144125121  

9789144125121  

Profile for smakprov

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded