Pientalon koneellisesti tuuletettavan lämpimän alapohjarakenteen kehittäminen

Abstract

Diplomityön päätavoitteena oli pientalon koneellisesti tuuletettavan lämpimän alapohjarakenteen kehittäminen. Työssä haluttiin myös selvittää, että toimiiko kehitetty uusi rakennetyyppi rakennusfysikaalisesti oikealla tavalla sekä varmistua lämpimällä alapohjalla varustetun rakennuksen asumisturvallisuudesta.

Ulkoilmalla tuulettuvissa ryömintätilaisissa alapohjissa esiintyvien ongelmien vuoksi kehitettiin uusi tilaelementtirakentamiseen soveltuva alapohjarakenne, jossa lämmöneristys on siirretty lähes kokonaan lattiarakenteesta maata ja perusmuuria vasten. Syntyvästä lämpimästä ryömintätilasta ilma vaihdetaan koneellisesti lämmöntalteenoton kautta.

Rakenteen rakennusfysikaalisen toiminnan varmistamiseksi tehtiin kenttämittauksia yhdeksässä kohteessa. Kenttämittauksissa mitattiin lämpötiloja, suhteellista kosteutta, radonpitoisuutta, ilman mikrobipitoisuutta ja alapohjatilan alipaineisuutta suhteessa asuintiloihin. Lisäksi tehtiin ilmatiiviysmittauksia asunnoille ja alapohjatiloille.

Koekohteissa tehdyissä pitkäaikaisissa lämpötilan ja suhteellisen kosteuden mittauksissa ei esiintynyt homeen kasvulle otollisia olosuhteita minään vuodenaikana. Paine-eromittauksista todettiin, että lämpimät alapohjatilat ovat pääsääntöisesti alipaineisia asuintiloihin nähden, mikä ehkäisee osaltaan haitallisten aineiden kulkeutumista sisäilmaan. Tältä osinkin rakenteen toiminta on oleellisesti parempi perinteiseen ryömintätilaan verrattuna, jossa on tyypillisesti ylipainetta sisätiloihin nähden.

Rakennuksien radonpitoisuudet asuintiloissa olivat alhaiset ja hyväksyttävät kaikissa kohteissa, joissa mittauksia on tehty (≤ 30 Bq/m³). Ryömintätilassa arvot olivat kohteesta riippuen 110–460 Bq/m³. Tämä osoittaa, että rakenneratkaisu on yhdessä ilmanvaihdon kanssa ehkäissyt liiallisen radonin tulon sisätiloihin. Koekohteista otetuista ilmanäytteistä havaittiin, että myös ilman mikrobi- ja bakteeripitoisuudet alenivat siirryttäessä ryömintätilasta asuintiloihin.

Kenttämittausten perusteella kehitetty rakenneratkaisu on rakennusfysikaalisesti toimiva ja selvästi parempi rakenne kuin perinteinen ulkoilmalla tuuletettu ryömintätilainen alapohja. Hyvin toimivan lämpimän alapohjan ominaisuuksia ovat vähäinen lämmöneristys lattiarakenteessa, hyvä lämmöneristys perusmuuria ja maata vasten, tuloilman lämpötilan nostaminen, alapohjatilan hyvä ilmatiiviys, hallittu ilmanvaihto alapohjatilassa, ilmanvaihtojärjestelmän painesuhteiden oikea säätö, ulkopuolisten kosteuslähteiden minimointi, laitteiden huolto sekä rakenteen toiminnan seuranta.

The main aim of the thesis work was to develop a mechanically ventilated warm base floor structure for the single house. The work was also intended to find out that the developed new foundation construction works correctly according to the building physics and ensure the housing safety in the building with the warm base floor.

The new mechanically ventilated warm base floor structure suitable for the prefabricated modular buildings was developed due to the problems with the common free ventilated base floor structure with a crawl space. In this construction insulation is moved from the floor structure towards the ground and the foundation wall. From this warm crawl space, ventilation is done mechanically through the heat recovery.

In order to ensure the physical structure of the building field measurements were carried out in the nine different single house buildings. During the field measurements temperatures, humidity, radon, air microbe concentration and under pressure in the warm base floor space in the relation to the living space were measured. In addition, the air tightness measurements were made for the houseroom as well as the base floor crawl space.

The long-term temperature and relative humidity measurements in these single house buildings under the experiment were free from the mold growth favorable environment in any season of the year. The pressure difference measurement between the warm base floor spaces and the living space shows that the warm base floor space was under pressure compared to the living space which prevents the diversion of harmful substances to the living space air. In this regards operation of the warm base floor structure is substantially improved compared to the traditional crawl space structure which is typically having the overpressure in the relation to the living space.

The buildings radon concentrations in the living space were low and acceptable in all locations where measurements was done (≤ 30 Bq/m³). In the warm crawl space radon concentration was 110–460 Bq/m³ depends on the building under experiment. This indicates that the warm space floor structure together with the mechanical ventilation prevented excessive radon entry to the living room air. Air samples from the building under experiment shows that even the absence of microbial and bacterial concentrations in the air decreased when moving from the crawl space to the living space.

Based on the field measurements warm base floor structure developed in this thesis work is functioning according to the building physics and it is clearly better than the traditional free ventilated crawl space base floor. Thus the structure can be safely used in the new buildings and there is potentiality to develop further.