litteraturstudie, materialedata og vurde ring af … materialedata og... · betragtes som en...

39
LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDERING AF EGNETHED FOR TEMPERATUR- OG FUGTFORHOLDSMODEL Fugtteknisk grundlag for fastsættelse af designværdier for varmeledningsevnen ud fra deklarerede værdier for varmeisolerings- materiale i typiske bygningskonstruktioner Claus Rudbeck Carsten Rode INSTITUT FOR BYGNINGER OG ENERGI DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET SAGSRAPPORT SR-0011 2000 ISSN 1396-402X

Upload: others

Post on 27-Dec-2019

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDERING AF EGNETHED FOR TEMPERATUR- OG FUGTFORHOLDSMODEL Fugtteknisk grundlag for fastsættelse af designværdier for varmeledningsevnen ud fra deklarerede værdier for varmeisolerings-materiale i typiske bygningskonstruktioner

Claus Rudbeck Carsten Rode INSTITUT FOR BYGNINGER OG ENERGI

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

SAGSRAPPORT SR-0011 2000 ISSN 1396-402X

Page 2: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering
Page 3: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

LITTERATURSTUDIE; MATERIALEDATA OG VURDERING AF EGNETHED FORTEMPERATUR- OG FUGTFORHOLDSMODEL

ForordDen foreliggende rapport er rapporteringen for første del af projektet “Fugtteknisk grundlag forfastsættelse af designværdier for varmeledningsevnen ud fra deklarerede værdier for varmeiso-leringsmateriale i typiske bygningskonstruktioner” finansieret af Energistyrelsen (projekt 99/0052).Projektet er udført i et samarbejde mellem Institut for Bygninger og Energi, Danmarks TekniskeUniversitet og Dansk Standard.Rapporten behandler følgende emner:1. Verifikation af egnethed for den temperatur- og fugtforholdsmodel, der tænkes benyttet2. Litteratursøgning: Varmeledningsevnens fugtpåvirkelighed fokuserende på hygroskopiske

materialer3. Indsamling af materialedata, der er nødvendig for senere beregning

Lyngby, maj 2000Claus Rudbeck

Page 4: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering
Page 5: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

i

I. INDHOLDSFORTEGNELSE

I. INDHOLDSFORTEGNELSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I

1. INDLEDNING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2. VARMELEDNINGSEVNE FOR MATERIALER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1 FUGTENS INDVIRKNING PÅ VARMELEDNINGSEVNEN FOR ISOLERINGSMA-

TERIALER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.2 DEKLARERET VÆRDI OG DESIGNVÆRDI FOR VARMELEDNINGSEVNE . . 5

3. MODEL TIL BEREGNING AF FUGTFORHOLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4. FUGTTRANSPORT I DET HYGROSKOPISKE REGIME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.1 MODELLERING AF FUGTTRANSPORT I DET HYGROSKOPISKE REGIME . . 94.2 VALIDERING AF MODELLERING I DET HYGROSKOPISKE REGIME . . . . . 10

4.2.1 Måling på Isofloc cellulose-isolering i gammastrålingsudstyr . . . . . . . . . . . . . . 104.2.2 Validering ved målinger udført af NIST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114.2.3 MATCH, Glaser-metode og målinger på cellulose-isolering . . . . . . . . . . . . . . . 134.2.4 Måling og beregning af temperatur- og fugtforhold i lette tagkonstruktioner . . 134.2.5 Fugtindhold og temperatur i vægelementer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144.2.6 Lette ydervægge med mineraluld, cellulose og hør . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

5 FUGTTRANSPORT I DET OVERHYGROSKOPISKE OMRÅDE . . . . . . . . . . . . . 175.1 FUGTTRANSPORT I DET OVERHYGROSKOPISKE OMRÅDE . . . . . . . . . . . . 175.2 VALIDERING AF MODEL FOR KONSTRUKTIONER MED CELLULOSE

ISOLERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.3 VALIDERING AF MODEL FOR KONSTRUKTIONER MED POREBETON . . . 21

6. DESIGNVÆRDIER FOR VARMELEDNINGEVNE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236.1 INTERNATIONALT ARBEJDE MED RELATION TIL EN ISO 10456 . . . . . . . . 23

7. KONKLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

8. LITTERATURLISTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Page 6: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

ii

Page 7: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

1

1. INDLEDNING

I forbindelse med indførelse af europæiske standarder på byggeområdet er det ved hjælp af dissemuligt at beregne varmeledningsevnen for forskellige materialer under hensyntagen tilfugtindholdet i disse materialer. Beregningen af varmeledningsevnen foregår ved en modificeringaf den målte “tørre” varmeledningsevne med en række faktorer. Dette repræsenterer en nyskabelsei forhold til den indtil nu gældende praksis i Danmark, hvor varmeledningsevnen for materialer harværet pålagt en række tillæg for at tage hensyn til fugtindhold, anvendelse etc.Korrektionen for fugtforhold er specielt af betydning for isoleringsmaterialer. I de senere tid er derfokuseret meget på både håndtering af traditionelle isoleringsmaterialer samt udvikling oganvendelse af alternative isoleringsmaterialer. Da nogle af disse alternative isoleringsmaterialer kanophobe betragtelige fugtmængder hvis fugten er tilstede i omgivelserne, er det vigtigt atfugtforhold for disse isoleringsmaterialer i konkret anvendte konstruktioner kan bestemmeskorrekt. En måde at foretage sådanne bestemmelser er ved numerisk modellering af fugtforholdi bygningskonstruktioner.Ved numerisk modellering af fugtforhold i bygningskonstruktioner opbygges (oftest EDB-baserede) modeller af konstruktionerne. Disse modeller inkluderer en række beskrivendeparametre, bl.a. fysiske dimensioner, materialeparametre, randbetingelser etc. Da bl.a.randbetingelser er fluktuerende foretages undersøgelserne gennem en veldefineret periode.For at kunne fæste lid til resultaterne fra den numeriske modellering er det vigtigt at de benyttedenumeriske modeller er korrekte. Korrekt skal her ikke opfattes som om at modellen skal beskrivesandheden ved det undersøgte naturfænomen. I stedet henfører brugen af termen korrekt til atmodellen med god tilnærmelse kan beskrive de undersøgte fænomener. Som det er typisk for ateftervise nøjagtigheden af en model, benyttes en sammenligning mellem resultater fra målingerog resultater fra brug af modellen. På baggrund af en sådan validering kan modellen entenforkastes eller accepteres.Til brug for opbygningen af modeller af konstruktioner med alternative isoleringsmaterialer bleven række personer kontaktet for oplysninger. Personerne kan groft set opdeles i danskeproducenter af eller interesseorganisationer for alternative isoleringsmaterialer samt udenlandskeforsknings- og standardiseringsorganisationer. I denne rapport er resultatet af kontakten til deudenlandske forsknings- og standardiseringsorganisationer beskrevet i afsnit 6.1.Samtalerne med danske producenter af eller interesseorganisationer for alternative isoleringsma-terialer blev foretaget d. 4. februar 2000 til følgende personer og med følgende resultater:

Claus Skov, Miljøisolering: Anbefalende kontakt med Hans Dollerup og Kurt Stokbæk. Omtale

af et tysk tidsskrift (Økobau), der en gang om året havde en artikel med sammenligning af

forskellige “organiske og syntetiske isoleringsmaterialer”. Mente at Hans Dollerup havde styr

på indholdet i det tyske tidsskrift.

Page 8: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

2

Hans Dollerup, Landsforeningen for Økologisk Byggeri: Brugbare resultater kunne måske findes

fra nogle tyske og amerikanske undersøgelser. Egentlige referencer kunne dog ikke nævnes.

Kurt Stokbæk, Landsforeningen for Økologisk Byggeri: Anbefalende at tage kontakt med

producenter af alternative isoleringsmaterialer, men tilføjede at det dog var tvivlsomt om de

ønskede oplysninger kunne udleveres fra disse producenter. Kurt Stokbæk mente at producenter-

sikkert kun ville udlevere censurerede rapporter eller rapporter hvor vi skulle overholde en

tavshedspligt.

Senere blev der taget telefonisk kontakt til producenter af alternative isoleringsmateriale (NielsBak, HBC og Borry Henriksen, Ecofiber). Disse producenter blev foreslået af Kurt Stokbæk. Efterkontakterne er der ikke modtaget noget skriftligt materiale, og kontakterne har derfor ikke haftnoget nævneværdigt resultat.

Page 9: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

3

λ λ ψ ψ ψ2 1

2 1= ⋅ ⋅ −e

f ( )(2.1)

2. VARMELEDNINGSEVNE FOR MATERIALER

2.1 FUGTENS INDVIRKNING PÅ VARMELEDNINGSEVNEN FORISOLERINGSMATERIALERNår en bygning skal opføres er det et krav i de danske bygningsreglementer (Bygningsreglement1995 og Bygningsreglement for småhuse 1998) at der foretages beregninger af U-værdier,varmetabsramme eller energiramme alle baseret på U-værdi beregnet i DS-418 (1986) baseret påden praktiske varmeledningsevne ëpraktisk. Beregning af det dimensionerende varmetab foretagesefter foreskriften i DS-418 (1986) mens beregning af energiforbruget til opvarmning kan foretagesved brug af mere eller mindre komplicerede beregningsrutiner ofte ved hjælp af EDB-baseredeprogrammer, eksempelvis SBI (1995, 1999). Fælles for alle disse beregninger er at de kræver atde beregnede konstruktioners termiske egenskaber er kendte - og dette kræver blandt andetkendskab til varmeledningsevnen for de enkelte materialer. Varmeledningsevnen opgives itabelværker hovedsagelig som en konstant værdi uafhængig af andre parametre, men til brug fordetaljerede beregninger er det nødvendigt at inkludere såvel varmeledningsevnens afhængighedaf temperatur og fugtighed. At varmeledningsevnen afhænger af fugtindholdet afspejles blandtandet i de anførte varmeledningsevner for tegl i DS-418 (1986) hvor indvendigt murværk har envæsentlig lavere varmeledningsevne end udvendigt murværk netop på grund af et laverefugtindhold. I dette tilfælde er forskellen mellem vameledningsevnen for tørre og fugtige teglanslået til ca. 15%, dvs. at varmetabet gennem fugtig tegl er 15% større end gennem tør tegl.Størrelsen af forøgelsen af varmeledningsevnen afhænger dog af de aktuelle fugtforhold imaterialet samt af det aktuelle materiale og forøgelsen af varmeledningsevnen må derfor ikkebetragtes som en generel størrelse.Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering er større end varmetabetgennem tør isolering. Som før gælder det også her at størrelsen af denne forøgelse afhænger aftypen af materiale samt af de herskende fugtforhold i materialet gennem tiden. Den tidsmæssigeafhængighed er vigtig at få pointeret, idet fugtforholdene i klimaskærmskonstruktioner varierergennem dagene, månederne og året, hvor variationerne typisk er årsperiodiske med mindre dersker fugtophobning i materialerne.Sammenhængen mellem varmeledningsevne og fugtindhold i materialer er beskrevet i EN ISO10456 (1999) hvor nedenstående formel 2.1 skal benyttes til at transformere et fugtindhold i etmateriale til en varmeledningsevne for materialet under hensyntagen til fugtindholdet. Formel 2.1er resultatet af en kombination af formel 1 og formel 5 fra EN ISO 10456 (1999).

I formel 3.1 benyttes følgende betegnelser:ø 1 Fugtindhold (volumen-procent) under betingelse 1ø 2 Fugtindhold (volumen-procent) under betingelse 2

Page 10: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

4

fø Konverterings-koefficient for fugtforhold (for volumen-procent-beregninger)ë1 Varmeledningsevne for materiale under betingelse 1ë2 Varmeledningsevne for materiale under betingelse 2

hvor tilstand 1 typisk er forhold for deklareret ë-værdi og tilstand 2 er de aktuelle forhold påårsbasis i konstruktioner.

Beregninger kan også foretages hvis der haves kendskab til fugtforholdene i materialet angivetsom vægt-procent. I så fald erstattes ø 1 og ø 2 med u1 og u2, og fø erstattes med fu i formel 2.1.Værdier af fø og fu er opgivet for nogle materialer i EN ISO 10456 (1999) og EN 12524 (2000).En kort gennemgang af disse to standarder er at finde i afsnit 2.2.

Som før anført er fugtforhold i materialerne i en klimaskærmskonstruktion ikke stabile og det vilderfor være nødvendigt at foretage beregninger af disse fugtforhold i materialerne. Beregningernekan enten foretages under antagelse af stationære inde- og udeklimabetingelser eller underantagelse af transiente inde- og udeklimabetingelser. Samtidig skal det ved gennemførelsen afberegningerne også vurderes om fugttransport både ved diffusion, kapillarsugning samt ved andretransportformer skal medtages i beregningerne. Foretages beregningerne under stationære forhold,kan disse udføres med simple håndberegninger, mens instationære klimatiske betingelser kræverbrugen af EDB-baserede beregningsmodeller.Foretages beregningerne under stationære forhold vil konstruktionernes fugtkapacitet ikke kunneudnyttes i beregningerne og det er derfor kun muligt at sige noget om gennemsnitsforholdene forkonstruktionerne for en periode. Indenfor den periode kan både højere samt lavere fugtforholdeksistere. Benyttes stationære beregninger når varmetabet incl. påvirkninger fra fugtforhold ikonstruktionen skal beregnes, vil det derfor give sig udslag i fejl i forhold til en gennemregning,hvor fugtforholdene blev beregnet gennem året og deres indflydelse på varmetransporten kunnetages i korrekt regning.I forbindelse med overslagsberegning af fugttransport og fugtforhold er det nemmest at begrænsetransportprocesserne til kun at medtage fugttransport ved diffusion, der er fugttransport idampfase. Denne type beregning finder sit modstykke i varme-relaterede beregninger hvor kunvarmeledning gennem materialer tages i regning. Tilnærmelsen med kun at medtage fugttransportved diffusion kan godtages hvis der ikke foregår andre former for fugttransport. Bliverfugtindholdet i materialerne for stort vil der dog optræde fugt i væskefase, der vil kunne sugesgennem porerne i materialet ved kapillarsugning. Kapillarsugning kræver tilstedeværelsen af etåbent poresystem i materialet, hvilket findes i mange af de almindelig brugte byggematerialersåsom tegl, porebeton, isoleringsmaterialer etc. Hvis materialer med et åbent system benyttes ikonstruktioner der ønskes modelleret, så bør såvel transportprocesser ved diffusion ogkapillarsugning medtages i beregningsmodellen.

Page 11: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

5

2.2 DEKLARERET VÆRDI OG DESIGNVÆRDI FOR VARMELEDNINGSEVNEFor isoleringsmaterialer er der i litteraturen ofte specificeret mere end en værdi for varmelednings-evnen af hvert af materialerne. Grunden til nødvendigheden af de forskellige værdier er, at mensen af dem betegner varmeledningsevnen under laboratorieforhold, så betegner den anden af disseværdier varmeledningsevnen under realistiske brugsforhold. Da betegnelserne for dissevarmeledningsevner bliver brugt gennem resten af rapporten, findes det vigtigt at vise definitioner-ne for begreberne, give en kort forklaring til disse definitioner samt i kort form at beskrive degældende standarder indenfor området.

De to værdier for varmeledningsevne for materialer benævnes deklareret værdi for varmelednings-evne og design værdi for varmeledningsevne. Disse defineres som nedenstående, der er oversatfra EN ISO 10456 (1999).

Deklareret værdi for varmeledningsevne: Forventet værdi af varmeledningsevne for etbygningsmateriale eller -produkt, der er bestemt ud fra målte data under reference betingelser mht.temperatur og fugtighed. Den deklarerede værdi skal gives for et specificeret konfidensinterval ogskal være knyttet til en fornuftig forventet levetid under normale betingelser.

Design værdi for varmeledningsevne: Værdi af varmeledningsevne for et bygningsmateriale eller-produkt under specifikke eksterne og interne beingelser der kan betragtes som værende typiskefor brugen af dette materiale eller produkt når det indbygges i en bygningskomponent.

Mens den deklarerede værdi for varmeledningsevnen kan findes og er gældende for laboratorie-målinger, så er der behov for af modificere denne værdi, hvis varmeledningsevnen skal væregældende under realistiske klimatiske og brugs-betingelser. Omregningen mellem disse to værdierforetages efter standardiserede metoder, hvor metoden der tager højde for ændring i fugtindholdeter beskrevet i EN ISO 10456 (1999). Metoden kræver en række materialedata, hvor en stor delaf disse er at finde i EN 12524 (2000). I det følgende findes en kort beskrivelse af de tostandarder.

EN ISO 10456:1999 Building materials and products - Procedures for determining declared and

design values

Standarden beskriver metoder til bestemmelse af deklareret- og design-værdien for varmelednings-evnen af termisk homogene bygnings-materialer og -produkter. Standarden kan desuden benyttestil at beregne varmeledningsevnen for et materiale for et sæt klimatiske betingelser, hvisvarmeledningsevnen er kendt for et andet sæt klimatiske parametre. Metoden er gyldig for design-værdier for udetemperaturen i intervallet -30EC - +60EC. I standarden er givet konverteringskoef-ficienter for en række materialer, men desværre er de alternative isoleringsmaterialer meget dårligtrepræsenteret i disse tabeller. I standarden er der kun anført konverteringskoefficient for et

Page 12: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

6

materiale (løsfyldt celluloseisolering) for en densitet.

EN 12524: 2000 Building materials and products - Hygrothermal properties - Tabulated design

values

Standarden viser en række tabulerede værdier relateret til beregninger af varmeledningsevne ihenhold til EN ISO 10456. Som det også var tilfældet for ovennævnte standard, er konverterings-koefficienter for alternative isoleringsmaterialer meget dårligt repræsenteret i disse tabeller. Istandarden er der kun anført konverteringskoefficient for et materiale (løsfyldt celluloseisolering)for en densitet.

Page 13: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

7

3. MODEL TIL BEREGNING AF FUGTFORHOLD

Som anført i forrige kapitel er der behov for en EDB-baseret beregningsmodel, med mulighed forinkludere fugttransport både ved diffusion og kapillarsugning, hvis varmeledningsevnen, korrigeretfor varierende fugtforhold, skal kunne beregnes for en række materialer. Der findes en rækkeEDB-baserede beregningsmodeller med mulighed for at beregne den koblede varme- ogfugttransport i en konstruktion gennem tiden der inkluderer modellering af fugttransport ved bådediffusion og kapillarsugning. En liste med denne række af beregningsmodeller er opbygget i etprojekt af det Internationale Energi Agentur (Hens 1996). Hovedparten af disse beregningsmodel-ler er beregnet til brug i lukkede forskerkredse og tilgængeligheden til sådanne modeller er derforbegrænset.En af modellerne, der er tilgængelig, findes i beregningsprogrammet MATCH (Moisture andTemperature Calculations for Constructions of Hygroscopic Materials) der er udviklet iforbindelse med et ph.d.-studium ved det daværende Laboratoriet for Varmeisolering på DanmarksTekniske Universitet.

Det følgende er en dansk oversættelse af en beskrivelse af MATCH. Den engelske beskrivelse kanfindes på hjemmesiden for Institut for Bygninger og Energi, DTU (IBE 1999).

Anvendelsesmuligheder

Beregning af fugttransport i bygningskonstruktioner har hidtil været baseret på fremgangsmåder,der forudsætter stationære tilstande, og som ikke tager hensyn til materialernes hygroskopiskeevne det at de absorberer og tilbageholder fugt, selv uden at være kondensvåde.Med MATCH´s numeriske model beregnes temperatur og fugtprofilerne instationært, dvs. underhensyntagen til materialernes termiske og fugtmæssige kapacitet. Ved at opdele tiden i små stepsned til 1 times varighed, er det muligt, at medregne den indflydelse på fugttransporten det har, nårkonstruktioner udsættes for kortvarige, intensive temperaturgradienter som ved solbestråling.

Beregningsprincip

MATCH benytter en kontrolvolumenmetode (FCV) til at beregne det instationære forløb af såvelde termiske som de fugtmæssige parametre. Konstruktionslagene er inddelt i mindre kontrolvolu-mener, og i tiden diskretiseres til step á 1 time eller mindre. For hvert tidsstep beregnes for hverkontrolvolumen strømmene af varme og fugt ind og ud gennem volumenet, samt hvor denoplagres. Fugttransporten beskrives som damptransport efter Fick´s lov, hvor de drivendedamptryk løbende findes af lagenes fugtindhold og materialernes sorptionskurver. Overførsel aflatent varme ved fordampning og kondensation i konstruktionen indgår som korrektion tiltemperaturprofilets udvikling. Det er yderligere muligt at medregne fugttransport på væskeformfor de materialer, hvis væsketransportparametre kendes.

Page 14: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

8

Test Reference År (TRY) Til at beskrive klimaet i konstruktionens udendørs omgivelser anvendes et testreferenceår, TRY,der på timebasis indeholder værdier for klimaparametre som temperatur, fugtighed, solstråling ogvindhastighed. Referenceårene, der udover for Danmark også findes for et stort antal europæiskelande og for lokaliteter i USA, består af måledata for udvalgte, repræsentative perioder, der erstykket sammen til hele år. Alternativt kan MATCH læse filer med data fra målinger på et konkretprojekt, eller med data, der repræsenterer særlige former for udeklima, som f.eks. på ydersiden afen kældervæg.

Indeklima

Indeklimaet er beskrevet ved månedsvist konstante værdier af lufttemperatur, og enten relativfugtighed eller en værdi, der udtrykker en forskel i fugtkoncentrationen mellem ude og indeluft.Herved haves på simpel vis en metode til at beskrive de hygrotermiske tilstande i de flestebygninger eller efter en given klimaklassespecifikation.

Konstruktionstyper

MATCH kan regne de hygrotermiske tilstande i alle bygningskonstruktioner, der er karakteriseretved overvejende at have en 1dimensional geometri og hvori muligheden for konvektivetransportformer ikke er tilstede. Typisk vil der være tale om konstruktioner som vægge, flade ogskrå tage, der adskiller et ude fra et indeklima. Ved brug af særlige klimadata er MATCH dogogså blevet benyttet til at beskrive forholdene i andre inden og/ eller udendørs konstruktioner.

Materialebibliotek

Til MATCH er knyttet en samling termiske og fugtmæssige data for ca. 70 gængse byggemateria-ler, der umiddelbart kan benyttes i hver enkelt beregning, blot med materialets navn som reference.

Page 15: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

9

gp

zvi

= −∆

(4.1)

4. FUGTTRANSPORT I DET HYGROSKOPISKE REGIME

Hygroskopiske forhold er de oftest forekommende forhold i bygningskonstruktioner, dvs. at dereksisterer en ligevægt mellem fugtindhold i materialerne og fugtindholdet i den omgivende luft.For at kunne forudsige fugtforhold i konstruktioner, er det vigtigt at benyttede modeller valideresmed analytiske løsninger eller målte resultater. Valideringen af MATCH, der er den benyttedeberegningsmodel og som er beskrevet i kapitel 3, foretages ved at beskrive hvordan modelleringenaf fugttransport i det hygroskopiske regime udføres samt ved at sammenligne resultater af sådanneberegninger med resultater fra en række gennemførte målinger.

4.1 MODELLERING AF FUGTTRANSPORT I DET HYGROSKOPISKE REGIME

Som nævnt i kapitel 2, er diffusion en af transportformerne for fugt i bygningsmaterialer.Transport ved diffusion kan beskrives ved Ficks lov (formel 4.1, hvor Ficks lov er opstillet pådifferential form) og skyldes forskel i vanddamptryk henover materialet.

hvor følgende betegnelser benyttesgv Fugttransport [kg/m2s]Äp Forskel i vanddamptryk henover materiale [Pa]zi Fugtdiffusionsmodstand [Pa*m2*s/kg]

For hvert tidsskridt i beregningsmodellen, foretages beregninger af vanddamptransportkoefficien-ten på baggrund af de beregnede fugtindhold for hvert kontrolvolumen i modellen. Ud fra dennevanddamptransportkoefficient kan fugttransporten ved diffusion fra et kontrolvolumen til et andetberegnes.Ved randen af modellen, hvor materialerne støder op mod et indeklima eller et udeklima, benyttessamme metode. Dog inkluderes der her et bidrag på grund af den konvektive fugtovergangsmod-stand på henholdsvis inderside og yderside.For at finde effekten af denne fugttransport på de aktuelle fugtforhold i materialet, introducereskontinuitetssætningen i beregningerne. Kontinuitetssætningen udtrykker at flowet ind i etkontrolvolumen skal være lig med flowet ud af kontrolvolumerne på nær det, der bliver oplagreti kontrolvolumet. Det nye fugtindhold i kontrolvolumerne beregnes ud fra det gamle fugtindholdmed tillæg af den beregnede oplagring gennem tidsskridtet. Da fugtindholdet dog ikke er ligefremproportionalt med partialtrykket for vanddamp, må sorptionskurver introduceres. Disse kurvergiver den ulineære sammenhæng mellem fugtindhold i et materiale og partialtrykket for vanddamp.

Page 16: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

10

På baggrund af disse oplysninger kan fugtindholdet i kontrolvolumerne beregnes for detkommende tidsskridt og beregningen gennemføres.En detaljeret beskrivelse af beregningsmodellen kan findes i (Pedersen 1990).

4.2 VALIDERING AF MODELLERING I DET HYGROSKOPISKE REGIMEFor at kunne vurdere om en givet fugt-beregningsmodel kan benyttes til at beregne fugtforholdi isoleringsmaterialer, som det er ønsket i henhold til kapitel 2, er det nødvendigt med en valideringaf beregningsmodellen. Valideringen kan enten være i form af en analytisk validering eller i formaf en empirisk validering.En analytisk validering foretages ved sammenligning mellem beregningsmodellens resultater ogresultater fra en analytisk model. Fordelen ved en analytisk model er at fordeling af temperatur ogfugt (eller andre parametre) kan bestemmes eksakt når den analytiske løsning kendes. Ulempenved en analytisk løsning er dog at analytiske løsninger enten ikke kan findes for andet endspecialtilfælde eller at de er meget besværlige at opstille. Validering mod resultater fra en analytiskløsning er dog mulig i visse tilfælde.En empirisk validering foretages ved sammenligning mellem beregningsmodellens resultater ogresultater fra eksperimentelle undersøgelser. De eksperimentelle undersøgelser kan enten foretagenindendørs i et kontrolleret klima eller udendørs under påvirkning af udeklimaet. Ved at vælge denrette instrumentering af den eksperimentelle opbygning samt at indsætte de rette materialedata ograndbetingelser i beregningsmodellen, fås det grundlag der skal til for at kunne gennemførevalideringen. For en beregningsmodel af den beskrevne type (1-dimensional koblet varme- ogfugtteknisk beregningsmodel) vil de eksperimentelle aktiviteter være begrænset til måling af fugt-og temperaturforhold i en opbygget konstruktion. Af hensyn til sammenligningen medberegningsmodellens resultater bør den opbyggede konstruktion i dette tilfælde udvise 1-dimensionale varme- og fugtstrømme. En række af sådanne valideringer er foretaget og beskreveti de følgende afsnit. Beskrivelserne i de næste afsnit er opstillet i kronologisk orden.

4.2.1 Måling på Isofloc cellulose-isolering i gammastrålingsudstyrI forbindelse med udarbejdelsen af et eksamensprojekt ved det daværende Laboratoriet forBygningsmateriale på Danmarks Tekniske Universitet blev der i 1993 foretaget en bestemmelseaf sorptionsisotermer for Isofloc, der er et cellulose-baseret isoleringsmateriale. Forsøg samtresultater af disse er beskrevet i (Isaksen 1993).I projektet blev en forsøgsmodel af en tagkonstruktion opbygget i laboratoriet. Ved hjælp aftermoelementer og et gammastrålingsudstyr (til fugtmåling) blev værdier for temperatur- ogfugtforhold i tagmodellen tilvejebragt. Fugtfordelingen i isoleringslaget blev bestemt både vedvejning af de enkelte isoleringslag samt ved brug af ovennævnte gammastrålingsfugtmåleudstyr.Fra gammastrålingsfugtmåleudstyret blev der dog ikke opnået brugbare resultater.En tilsvarende model af tagkonstruktionen blev simuleret i MATCH. En sammenligning af de toserier af resultater viser at temperaturkurverne har samme form men at der til tider er forskel på

Page 17: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

11

temperaturen i henholdsvis målingerne og beregningerne. Årsagen til denne forskel er ikkenærmere beskrevet. En sammenligning af fugtfordelingen i de to resultat-serier viser også enforskel, hvilket Isaksen henfører til en utæt forsøgsmodel; indlægges en tilsvarende utæthed iMATCH-modellen ses en god overensstemmelse undtagen i det nederste lag i konstruktionen. Hermenes årsagen til forskellen at være en uønsket konvektion langs konstruktionens sider eller enutilstrækkelig bestemmelse af materialedata.

4.2.2 Validering ved målinger udført af NISTEn sådan undersøgelse blev foretaget ved National Institute of Standards and Technology, USAog blev rapporteret af (Rode og Burch 1995). I undersøgelsen indgik 6 vægtyper, der alle blevopbygget og undersøgt i en kaliberet hot box. En kalibreret hot box er en opstilling, der oftebenyttes til at undersøge varmetabskoefficienter for bygningsdele. I den anvendte type hot box erdet muligt at tilvejebringe et kontrolleret klima, både temperatur og relativ fugtighed, på beggesider af den opbyggede konstruktion. De undersøgte vægtyper var opbygget af pladebeklædningerpå inder- og yderside (gips på inderside og træ på yderside), isolering imellem pladebeklædninger-ne og eventuelt ovefladebehandlet med en dampbremsende maling. I forskellige niveauer fraoverfladen blev temperaturfølere, fugtfølere og varmestrømsmålere placeret i alle vægtyperne.De 6 vægtyper blev derefter udsat for en kombination af temperatur- og fugthold, som vist i tabel4.1.

Tabel 4.1 Klimatiske påvirkninger i kalibreret hot box for 6 forskellige vægtyper svarende tilforår, sommer, efterår og vinter

Målekammer (indeklima) Klimakammer (udeklima)

“Årstid” Periode[døgn]

Temperatur[EC]

RF[%]

Temperatur[EC]

RF[%]

Vinter 1 21.2EC 50% 7.2EC 5%

Forår/efterår 6 21.2EC 50% 7.2±8.0EC 5%

Vinter 34 21.2EC 50% 7.2EC 5%

Forår/efterår 7 21.2EC 50% 7.2±8.0EC 5%

Sommer 14 21.2EC 50% 32.2EC 5%

I det i kapitel 3 beskrevne beregningsprogram blev en række modeller af de undersøgtekonstruktioner opbygget. For hver af disse modeller, blev resultaterne af beregningernesammenlignet med de målte resultater fra eksperimenterne. En grafisk præsentation afsammenligningen er vist i (Rode og Burch 1995) og gengivet i figur 4.1.

Page 18: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

12

Figur 4.1 Sammenligning af målinger og beregninger på 6 forsøgsopstillinger gengivet fra(Rode og Burch 1995)

Som det ses af figur 4.1, så er afvigelsen mellem de målte og beregnede værdier af fugtindholdetpå indersiden af træbeklædningen relativ lille. Ingen af de seks sammenligninger af resultater haren standardafvigelse på mere end 1.32 % fugtindhold (vægt). Resultsammenligningen viser at detsom oftest er skaleringsfejl der er skyld i forskellene. Konklusionen i (Rode og Burch 1995) er atfor de vægtyper der er undersøgt kan modellen forudsige vame- og fugtforhold i konstruktionerne

Page 19: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

13

så længe fugtforholdene er i det hygroskopiske område. Undersøgelse af varme- og fugforhold idet overhygroskopiske forhold er ikke foretaget i undersøgelserne af (Rode og Burch 1995).

4.2.3 MATCH, Glaser-metode og målinger på cellulose-isoleringEn sammenligning, hvor resultater fra hhv. MATCH og den traditionelle Glaser-metode er holdtop mod eksperimentelle data, er foretaget af (Steiner 1995). Steiner beskriver her en opstillingbestående af en kasse isoleret med et cellulose-baseret materiale hvor transport af varme og fugter begrænset til kun at foregå i én dimension. Med udgangspunkt i forsøgsopstillingengennemføres 2 sæt målinger der behandler henholdsvis udtørring og opfugtning. For begge forsøgholdes fugtindholdet i isoleringen så lavt diffusion kan regnes som værende den enestefugttransportmekanisme.Udtørringen af cellulose-isoleringen blev foretaget ud fra startbetingelserne: 20EC og 90% RF.Ændring i fugtindholdet opgives af Steiner kun for hele mængden af isolering; dog er det ogsåmuligt at foretage vægtmålinger af de enkelte lag af cellulose-isoleringen. En sammenligning viserat udtørringen i følge Glasers metode, foregår med en meget større hastighed end hvadmåleresultaterne viser, og at forskellen mellem disse to resultat-serier øges med tiden.Sammenlignes resultaterne fra MATCH og de gennemførte målinger er der en bedre overensstem-melse, men forskellen mellem målte og beregnede værdier er stadig tydelig. Forskellen mellemmålte og MATCH-beregnede værdier mindskes dog med tiden, og efter 30 dages målinger erforskellen negligerbar. Forskellen henfører Steiner dog til brug af for lave vanddampmodstandstali MATCH-modellen. Fugtfordelingen i de enkelte isoleringslag er ifølge Steiner god, selvom derikke præsenteres materiale til underbygning af denne påstand.Opfugtningsforsøget blev foretaget i en Hotbox med mulighed for at regulere den relativeluftfugtighed i både det varme og kolde kammer. Under forsøget blev kassen med cellulose-isolering vejet med jævne mellemrum.Sammenlignes resultater af beregninger (med henholdsvis MATCH og Glaser) og målinger findesigen overensstemmelse med hensyn til forløbet af udtørringen. Igen ses det dog af materialet i(Steiner 1995) at der er en forskydning mellem de enkelte dataserier. Steiner forklarer forskellenmed at der i måleopstillingen kan være små fugtovergangsmodstande mellem materialelag somikke er medtaget i beregningerne.Steiner ender med at konkludere at en-dimensional varme- og fugttransport kan simuleres effektivtmed de nuværende simulerings-programmer. Steiner slutter dog med at anføre at de uoverensstem-melser der blev fundet mellem målinger og beregninger ikke er ualmindelige. Uoverensstemmelser-ne forklares i begge tilfælde som mangelfuld beskrivelse af materialer eller randbetingelser imodelleringen.

4.2.4 Måling og beregning af temperatur- og fugtforhold i lette tagkonstruktionerSom en del af sit ph.d.-projekt udførte Stig Geving en række målinger på lette tagkonstruktionerisoleret med konventionelle isoleringsmaterialer og disse målinger blev i projektet sammenlignet

Page 20: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

14

med beregninger udført med MATCH samt en række andre modeller til forudsigelse af varme- ogfugtforhold i konstruktioner. Resultatet af disse sammenligninger er givet i (Geving 1997) og ertillige gengivet i kort form her. Gevings sammenligning af beregningsmodeller inkluderer MATCH(Pedersen 1990), WUFI (Künzel 1995), MOIST (Burch og Thomas1993) og 1D-HAM(Hagentoft 1992). Af disse tager MATCH, WUFI og MOIST både fugttransport i damp- ogvæskefase i regning mens 1D-HAM kun medtager fugttransport i dampfase. Ingen af modellernemedtager fugttransport ved luftbevægelser - altså konvektion.Sammenligningen af resultater fra målinger og resultater fra de fire varme- og fugtmodeller, hvordisse også er sammenlignet med en simpel beregning ved brug af Glasers metode, viser at 1D-HAM, WUFI og MATCH viser nogenlunde ens resultater. Resultaterne er dog ikke i overensstem-melse med MOIST eller resultaterne fra målingerne. Geving forklarer dette med at der muligvishar været forstyrrelser i målepunkterne pga. tilstedeværelse af høje fugtindhold eller muligviskondens. At der var forskel mellem MOIST og de tre andre modeller (1D-HAM, WUFI, ogMATCH) tilskriver Geving forskelle i input parametrene.Sammenligningen af målinger og beregninger kan derfor ikke bruges til andet end sådannemodeller bør bruges varsomt. Selv med veldokumenterede modeller er det muligt at få forkerteresultater hvis input parametrene er forkerte.

4.2.5 Fugtindhold og temperatur i vægelementerMålinger på en række vægelementer i et forsøgshus på Statens Byggeforskningsinstitut (SBI) hartillige muliggjort en sammenligning af resultater fra målinger og resultater fra beregninger medMATCH. Sammenligning mellem resultatet af målingerne fra SBI og beregningsresultater fraMATCH blev foretaget i et afgangsprojekt af (Rasmussen og Andersen 1999a). Rapporten harsom formål at analysere en række traditionelle ydervægskonstruktioner isoleret med alternativeisoleringsmaterialer og på baggrund af disse analyser at give forslag til udformning af en rækkenye ydervægskonstruktioner til alternative isoleringsmaterialer.Arbejdet af Rasmussen og Andersen indeholder en sammenligning af målte og beregnede værdieraf fugtforhold for en række konstruktioner isoleret med alternative isoleringsmaterialer. Dissesammenligner er omtalt i (Rasmussen og Andersen 1999b). Sammenligningen af de målte ogberegnede værdier er vigtig idet der ellers kan sås tvivl om beregningernes korrekthed.Sammenligningen tager udgangspunkt i resultater fra SBIs fugtforsøgshus, hvor der er opstilleten række konstruktioner, heraf en isoleret med papiruld, hvor temperatur- og fugtforhold løbendemåles. For at kunne sammenligne resultaterne af disse målinger med resultater af beregninger medMATCH er der brug for en omregning af resultaterne fra fugtmålingerne (angivet i vægtprocentfor de bøgetræs-fugtdybler der er benyttet) til relativ fugtighed (som resultaterne fra MATCH eranført i). Denne omregning foretages via en sorptionskurve for bøgetræ.Resultatet er optegnet i et diagram i (Rasmussen og Andersen 1999b). Det indeholder dogaspekter, der ikke umiddelbart lader sig forklare. Det kan diskuteres om det er korrekt at benytteen middel-funktion til at beskrive sammenhængen mellem relativ luftfugtighed og fugtindhold for

Page 21: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

15

bøgetræs-fugtdyblen, men som (Rasmussen og Andersen 1999b) anfører, så er der formodentligandre usikkerheder der er større. Anderledes er det dog, hvis sammenhængen mellem relativluftfugtighed og fugtindhold ved 80-100% relativ luftfugtighed granskes nærmere. Ved disse højerelativ luftfugtigheder, som ofte forekommer i de undersøgte konstruktioner, optræder der envendetangent i kurve, der beskriver sammenhængen mellem relativ luftfugtighed og fugtindhold.Et eksempel på konsekvensen af denne vendetangent er at et fugtindhold i bøgetræs-dyblen påenten 23 vægt-procent eller 30 vægt-procent begge vil blive “oversat” til en relativ luftfugtighedpå ca. 95%. Da dette, og andre sammenligner, ikke stemmer overens med den fysiske virkelighedkan det være svært at fæste lid til den sammenligning af resultater fra henholdsvis målinger i SBIsfugtforsøgshus og beregninger med MATCH-modellen.Analysen af de traditionelle ydervægskonstruktioner isoleret med alternative isoleringsmaterialerindeholder en optælling af antal dage hvor kombinationen af temperatur og fugt er over et kritiskniveau. For en konstruktion med et indvendigt bærende træskelet og en udvendig skalmur erantallet af kritiske dage ifølge beregninger højst for Rockwool og derefter følger (med lavere antalkritiske dage) konstruktioner med isoleringsmateriale baseret på Cellulose_3, Uld, Perlite,Cellulose_2 og Cellulose_1. Materialenavnene cellulose_1, _2 og _3 referer til tre forskelligesamlinger af materialedata der bruges til beskrivelse af varme- og fugttransport i materialerne.Ud fra disse sammenligninger ser det umiddelbart ud til at celluloseisolering er at foretrække somisoleringsmateriale i ydervægskonstruktioner hvis målet er at undgå dage med kritiskekombinationer af temperatur og fugt. Denne konklusion vil dog blive taget op til yderligerediskussion senere i dette afsnit.

4.2.6 Lette ydervægge med mineraluld, cellulose og hørI forbindelse med et eksamensprojekt ved Institut for Bygninger og Energi, Danmarks TekniskeUniversitet (Peuhkuri 2000) blev isoleringsmaterialers fugttekniske egenskaber i klimaskærmenundersøgt. Udover en undersøgelse af fugtindhold i typiske klimaskærme findes også sammenlig-ninger af målte og beregnede værdier for fugtindholdet i typiske konstruktioner isoleret medcellulose-isolering, hør-isolering og mineraluld.Undersøgelserne af Peuhkuri blev foretaget for typiske lette ydervægskonstruktioner med enisoleringstykkelse på 190 mm. Isoleringsmaterialerne i konstruktionerne var enten mineraluldsiso-lering fra Rockwool, hørisolering fra Heraklith eller celluloseisolering fra Ekofiber. Sorptionskurerog vanddamppermabilitet for de samme materialer blev bestemt i projektet “Varme- ogfugtekniske undersøgelser af alternative isoleringsmaterialer” (Hansen og Hansen 1999a, 1999b,1999c). Konstruktionerne er opbygget både med og uden dampspærre.I løbet af måleperioden, fra oktober 1999 til januar 2000, er udviklingen af fugtindholdet i deforskellige konstruktioner næsten ens; en forskel i fugtindhold kan kun findes yderst i isoleringsla-get. Her er fugtindholdet i mineraluld og hør næsten ens mens fugtindholdet i celluloseisoleringener lidt lavere. Ved indsættelse af en dampspærre i konstruktionerne sænkes den relative fugtighedi konstruktionerne med ca. 10 procentpoint.

Page 22: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

16

Konklusionerne angående sammenligningen af målinger og beregninger er givet i (Peuhkuri 2000)og er gengivet i lettere modificeret form her:Mineraluld: Afvigelsen mellem målinger og beregninger er mindst for stenuld. I store træk

kan beregningsresultaterne beskrive det målte fugtniveau, men har svært ved at“følge med” i de daglige udsving i den relative luftfugtighed.

Cellulose: Fugtniveauet i cellulose er generelt lidt lavere ifølge beregningerne end ifølgemålingerne. Desuden viser beregningerne meget stabile forløb, mens den relativeluftfugtighed ifølge målingerne har svinget meget mere. Konstruktionen meddampbremse har til gengæld et højere fugtniveau ifølge beregningerne.

Hør: Beregningerne viser meget ens forløb for både cellulose og hør. Derfor er ogsåafvigelserne mellem beregninger og målinger stort set de samme, bortset frayderst i konstruktionen, hvor beregningerne undervurderer den relativeluftfugtighed mere for hør end for cellulose.

Det anføres i (Peuhkuri 2000), at der kan være problemer med at en del af de materialedata, derbenyttes til beregningerne, idet disse er fundet under stationære forhold. Dette er i modsætningtil deres anvendelse i modellerne, idet de her indgår i ikke-stationære ligningssystemer, der brugestil at beskrive varme- og fugttransport.

Page 23: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

17

g KP

xwh= −

∂∂

(5.1)

5 FUGTTRANSPORT I DET OVERHYGROSKOPISKE OMRÅDE

Som det er vist i det foregående kapitel er der god overensstemmelse mellem målinger ogmodelleringsresultater så længe der kun medtages fugttransport i det hygroskopiske område. I dethygroskopiske område foregår hovedparten af fugttransporten ved diffusion, og fugttransport ivæskeform er ikke særlig udbredt.Da der er et ønske om at sikre validiteten af den benyttede beregningsmodel når såvelfugttransport i dampform og i væskeform medtages er der behov for at sammenligne resultater framodelleringer med resultater fra målinger på konstruktioner, hvor høje fugtindhold (og dermedmulighed for væsketransport ved kapillarsugning) findes.

5.1 FUGTTRANSPORT I DET OVERHYGROSKOPISKE OMRÅDE

Som nævnt i kapitel 2, er kapillarsugning en af transportformerne for fugt i bygningsmaterialer.Kapillarsugning kan forekomme i alle porøse bygningsmaterialer, hvis indholdet af fugt ertilstrækkeligt højt til at fugt i flydende form (vand) er til stede. Transporten af fugt i flydende formi porøse bygningsmaterialer eksemplificeres ofte ved studie af væsketransport i kapillære rør. Hvissådanne rør er fyldt med vand og der er en trykforskel mellem rørets to ender vil vandet bevægesig mod enden hvor det laveste tryk findes under påvirkning af friktionskræfter fra rørets sider.Ved lave hastigheder vil flowet være laminart og flowet vil derfor være proportionalt medtrykgradienten (Pedersen 1990).Flowet gennem porøse bygningsmaterialer kan beregnes ved hjælp af Darcys lov, der er opstilleti formel 5.1.

hvor følgende betegnelser benyttesgw Fugttransport [kg/m2s]K Hydraulisk ledningsevne

Det anføres at der i formel 5.1 ikke er taget hensyn til tyngdekraften, da dens effekt, for de flestebygningsmaterialer, kan negligeres.

5.2 VALIDERING AF MODEL FOR KONSTRUKTIONER MED CELLULOSEISOLERING

Hvor valideringen af den benyttede beregningsmodel i afsnit 4.2 kun var gældende i dethygroskopiske område, er der i dette afsnit et ønske om at foretage en validering af beregningsmo-dellen for det overhygroskopiske område. Som det blev anført i afsnit 4.2 kan en sådan validering

Page 24: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

18

Figur 5.1 Forsøgsopstilling til bestemmelse af fugtindhold i kasse med papirisoleringpåtrykt konstante klimatiske betingelser

enten foretages ved sammenligning mellem modellens resultater og resultaterne fra analytiskemodeller eller ved sammenligning med resultater fra målinger. Ligesom der var tilfældet i afsnit4.2, hvor resultaterne fra beregningsmodellen blev sammenlignet med resultater fra målinger,foretages en sådan sammenligning også her.Som resultater fra måling benyttes resultaterne fra en måleserie, der er foretaget på StatensByggeforskningsinstitut. Måleserien indeholder resultater fra et forsøg hvor der er målt en-dimensional fugttransport og fugtforhold i en kasse indeholdende et cellulosebaseret isoleringsma-teriale. Målingerne er ikke endeligt afsluttet, men dele af forsøgsresultaterne har værettilgængelige. (Nicolajsen 2000). Et lodret snit gennem kassen med er vist i figur 5.1.

Til forsøgsopstillingen, vist i figur 5.1, skal knyttes en række kommentarer. Opstillingen består afto kamre, hvor det øverste holdes på en konstant temperatur på 5EC ved hjælp af et termostats-tyret vandbad. Mellem dette kammer og det nederste kammer (der er fyldt med isolering) er indsaten metalplade der eliminerer fugttransport fra papirulden til vandbadet. Kammeret med papirulder forsynet med 6 temperatur- og fugtfølere og kammeret er på siden afskærmet fra temperaturpå-virkninger ved påsætning af isolering. Nederst er opstillingen afsluttet med en gipsplade.

I den undersøgte beregningsmodel blev opbygget en model af konstruktionen der er vist i figur5.1. For at kunne undersøge fugtfordelingen igennem konstruktionen blev papirisoleringslaget imodellen opdelt i fem delelementer. Fugtfordelingen kunne da bestemmes i hvert af de fem

Page 25: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

19

Fugtophobning i papirisolering

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

1 2 3 4 5 6Føler nr.

Fugtindhold i vægt %

16-10-98

19-10-98

21-10-98

23-10-98

26-10-98

04-11-98

17-11-98

01-12-98

14-12-98

23-12-98

07-01-99

11-01-99

26-01-99

09-02-99

23-02-99

10-03-99

19-03-99

08-04-99

24-04-99

12-05-99

04-06-99

02-07-99

02-09-99

04-10-99

08-11-99

10-12-99

20-01-00

Figur 5.2 Måling af fugtindhold (vægtprocent) i forskellige dele af forsøgsopstilling medpapiruld påtrykt konstante klimatiske betingelser. Føler 1 er placeret nær denkolde side og føler 6 er placeret nær den varme side

delelementer. Som ved de udførte og beskrevne forsøg påtrykkes konstante klimatiske betingelser(23EC, 60% RF på “inderside” og 5EC, 95% RF på “yderside”) på den opbyggede konstruktion.Forsøgsresultaterne omtalt i (Nicolajsen 2000) indeholder både måling af fugtforhold (angivet somvægtprocent) i forskellige dele af isoleringen samt måling af vægt af den totale isoleringsmængdeincl. eventuelt bidrag fra fugthobning i isoleringen.De målte fugtindhold (angivet som vægtprocent) kan ses i søjlediagrammet i figur 5.2. I figur 5.2.er fugtindholdet i papiruldsisoleringen angivet for hver af de seks niveauer som målingerne erforetaget for. Målepunkt 1 er i toppen af isoleringslaget (mod den kolde side), målepunkt 2 er 3cm fra toppen og målepunkt 3, 4 og 5 er placeret henholdsvis 8, 13 og 18 cm fra toppen afisoleringen. Målepunkt 6 er placeret i bunden af isoleringslaget.

I figur 5.2 er målepunktet angivet ud af x-aksen mens fugtindholdet er angivet ud af y-aksen. Forhvert målepunkt er der foretaget en række målinger af fugtindholdet gennem tiden og det ses atfugtindholdet i de enkelte punkter stiger gennem tiden. Specielt bør det bemærkes at fugtindholdeti den nederste del af isoleringen (målepunkt 1-3) i lange perioder er over 30% (vægt). Til disse

Page 26: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

20

6500

7000

7500

8000

8500

9000

9500

12-10-98 01-12-98 20-01-99 11-03-99 30-04-99 19-06-99 08-08-99 27-09-99 16-11-99 05-01-00 24-02-00

Dato

gt

af k

asse

og

iso

leri

ng

[g

]

Beregnet

Måling

Figur 5.3 Sammenligning af målinger og beregninger af vægt (incl. fugt) for kasse medpapirisolering

resultater bør der knyttes den kommentar at målemetoden med modstandsmåling i trædybler ikkekan skelne mellem fugtindhold over 30%. Målingerne af fugtindholdet i isoleringen kan dogbenyttes til at vise at der sker en ophobning af fugt i den opbyggede konstruktion.Til validering af den opbyggede beregningsmodel benyttes målingerne af den totale vægt af denopbyggede kasse med papirisolering. Målingerne af den totale vægt har den fordel, sammenlignetmed de andre gennemførte målinger, at resultaterne ikke risikerer at komme udenfor etgyldighedsområde. Ulempen ved disse målinger er dog at det ikke er muligt ud fra resultaterneat bestemme fugtindhold i de forskellige lag af konstruktionen.I figur 5.3 er resultaterne af vægtmålingerne vist. Til sammenligning er resultaterne af de udførteberegninger med beregningsmodellen opbygget i MATCH også vist i figur 5.3.

Som det ses af resultaterne af vægtforsøget sammenlignet med de udførte beregninger er der engod overensstemmelse mellem målinger og beregninger. Fra omkring midten af juni 1999 ogfremad er det dog muligt at observere en forskel mellem de målte og beregnede resultater. På dettetidspunkt er fugtindholdet i isoleringen, i følge resultaterne fra beregninger, i gennemsnit 50%(vægt) varierende fra over 1000% (vægt) i toppen til 14% (vægt) i bunden. Efter dette tidspunktviser resultaterne en stabilisering i vægten af kasse+isolering+fugt mens modellen beregner atfugtindholdet i modellen fortsat stiger.

Page 27: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

21

Forskellen mellem resultater fra målinger og beregninger, der viser sig i perioden efter juni 1999skyldes sandsynligvis en undervurdering af den vandmængde (kondensat) der suges nedad iisoleringen mod den varme side. Samtidig bør det også anføres at beregningsresultaterne førstafviger fra måleresultaterne når det gennemsnitlige vandindhold (vægt) overstiger 50%. Så storevandmængder bør der ikke kunne findes som gennemsnit i isoleringslaget i en konstruktion isoleretmed papiruld - eller for den sags skyld andre isoleringsmaterialer.På baggrund af den udførte sammenligning må det konkluderes at der må tages forbehold for atbenytte beregningsmodellen til beregning af konstruktioner hvor væsketransport formodes at spilleen rolle indtil materialeegenskaber forefindes og disses brug sammen med modellen er verificeret.Dette er hovedemnet for en senere række af undersøgelser i dette projekt, som forventesafrapporteret medio 2000.

5.3 VALIDERING AF MODEL FOR KONSTRUKTIONER MED POREBETON

Foruden sammenligning mellem målte og beregnede værdier af fugtindhold i en forsøgsopstillingisoleret med celloluseisolering, findes tillige andre sammenligninger mellem målte og beregnedeværdier; dog for et andet materiale. Materialet der er brug til denne sammenligning er en, frastarten, fuldkommen vandmættet cylinder af porebeton. Sammenligningen mellem målte ogberegnede resultater er beskrevet i Pedersen (1990) og gengivet her i uddrag.Sammenligningen for porebeton kan bruges til at undersøge hvorvidt MATCH kan beregne varme-og fugtforhold i materialer med ikke-diffusionslignende fugttransportprocesser. Sådanne processerer både at finde i porebeton og i alternative isoleringsmaterialer.Vandindholdsprofilerne i porebetoncylindrene blev målt ved brug af et røngtenstrålingsudstyr.Disse vandindholdsprofiler er vist i højre side af figur 5.4. I venstre side af figur 5.4 er vist deberegnede vandindholdsprofiler for porebetoncylinderen fundet ved brug af MATCH.

Page 28: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

22

Figur 5.4 Beregnede og målte fordeling af vand (vol-%) gennem en periode (Pedersen1990)

Figur 5.4 viser fordelingen af fugt (vand) i porebetoncylinderen. Overordnet set er der enudmærket overensstemmelse mellem de målte og de beregnede resultater; dog er der enkeltemindre uoverensstemmelser mellem de to sæt data. I den første time af beregningerne er der ikkeen så god overensstemmelse mellem de to sæt data, idet fugtprofilet ved overfladen har denforkerte hældning. Efter 2½ døgn forbliver fugtindholdet (i henhold til målingerne) omkring 40%,mens det tilsvarende ikke kan ses for beregningerne. Gradienten for fugtprofilet ved overfladener derfor heller ikke ens for de to sæt data så længe fugtindholdet er over 20%. Slutteligt erudtørringen en anelse mindre for de beregnede resultater end for de målte. Det sidste er tydeligtidet det gennemsnitlige fugtindhold er større i modellen end i den målte porebetoncylinder.I forbindelse med de gennemførte beregningerne skal det bemærkes at resultaterne af beregninger-ne er følsomme overfor de parametre der benyttes til at beskrive materialet med. Da materialepara-metrene ikke kan bestemmes helt eksakt vil dette også påvirke resultaterne af beregningerne. Dogkan det for alle beregningerne iagttages at formen af kurverne er ens, dvs. at der kun er tale omen evt. skaleringsfejl, hvilket må betyde at modellens håndtering af de fysiske processer er korrekt.

Page 29: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

23

6. DESIGNVÆRDIER FOR VARMELEDNINGEVNE

Kendskab til fugtindhold i isoleringsmaterialer kan benyttes til udregning af korrektionsfaktorerfor varmeisoleringsevnen for isoleringsmaterialer i henhold til EN ISO 10456 (1999).Korrektionsfaktorerne kan senere hen benyttes til at udregne designværdier for varmelednings-evnen for isoleringsmaterialer.Designværdien for varmeledningsevnen for isoleringsmaterialerne er kun gældende underspecifikke temperatur- og fugtforhold, og da disse ændres gennem tiden er designværdien ikke enkonstant størrelse. Ved design af bygninger etc. er en varierende vameledningsevne dog ikke enrar størrelse at skulle håndtere, hvorfor det tilstræbes at denne gøres til en konstant værdi vægtetefter de klimatiske betingelser. Da EN ISO 10456 er et internationalt dokument, ville det væreformålstjenligt om beregningen af den konstante designværdi for varmeisolerinsevnen også blevudført på samme måde i de lande der har adopteret EN ISO 10456. For at undersøge dette, blevder rundsendt en forespørgsel til forskningsinstitutioner og standardiseringsorganer i en rækkelande for at høre om det nuværende arbejde med EN ISO 10456 og relaterede dokumenter.Forespørgslen bestod oftest i en standardtekst der er gengivet i følgende afsnit sammen med svarfra de kontaktede personer:

6.1 INTERNATIONALT ARBEJDE MED RELATION TIL EN ISO 10456

In connection with an ongoing research project at the Technical University of Denmark, we are

currently trying to assess the use or the plans to use the upcoming standard EN ISO 10456

“Building materials and products -- Procedures for determining declared and design thermal

values”.

The background of the project is that we in Denmark are using the traditional approach to

calculate a declared value for the thermal conductivity of an insulation material by addition of

a number of factors thereby taking into account the effect of moisture, construction practise etc.

However, as we are soon to follow the standard EN ISO 10456 when calculating the declared

value, the research project was initiated. What we propose in the project is that a number of

typical building constructions are chosen and that numerical models (taking into account thermal

and moisture transport) are constructed including the effect of climatic data on the constructions.

The results of the models are the moisture content through time which (by using EN ISO 10456

and EN 12524 - Building materials and components - Hygrothermal properties - Tabulated

design values) may be converted into modifying factors for the thermal conductivity.

What we, at the Technical University of Denmark, would like to hear is if there is any activity

regarding the implementation of EN ISO 10456 at your university/institution or in the

standardisation bodies of your countries. Are some research projects or other initiated and what

are the results of these activities ?

Page 30: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

24

We are also interested in knowing the material behind the conversion coefficients for moisture

content, given in EN ISO 10456 and prEN 12524 in particular for cellulose fibrous insulating

materials.

If you have any information on the subject mentioned above, would you be so kind to inform us

of research activities, results of such activities, activities in your standardisation bodies and/or

other contact persons.

Ovennævnte forespørgsel blev af Institut for Bygninger og Energi, DTU samt en næstenenslydende fra Danske Standard sendt til omkring 60 personer indenfor forskning og standardi-sering af bygningsmaterialer samt deres termiske egenskaber. Hovedvægten i udsendelsen var lagtpå kollegaer i Norden, Nordeuropa samt USA og Canada. Begrundelsen for denne udvælgelse erat ekspertisen samt erfaringer med alternative isoleringsmaterialer hovedsagelig er at finde her.

Uddrag af besvarelserne på ovennævnte forespørgsel er at finde efterfølgende sorteret ilanderækkefølge. Uddrag skal i denne sammenhæng forstås sådan at der kun er udeladt hvad derbetragtes som værende irrelevant eller personlige oplysninger uden tilknytningen til emnet ligesomen lang række svar der blot bestod af henvisning til de her gengivne er udeladt. Da enkelte afbesvarelserne er modtaget på tysk er disse oversat til engelsk.

CANADAMark Bomberg, National Research Council, email: [email protected], 28. April 2000: In the

US and Canada - nobody and nothing is done in this regard - people sell the laboratory dry

values as the comparative basis. The only exception is aging of celluler plastics where we

managed to produce a new standard on Long-term thermal performance of gas-filled foams.

ENGLANDBrian Anderson, Building Research Establishment, email: [email protected], 20. April og 4.Maj 2000:There is no particular activity in the UK concerning these standards. The product

standards in TC 88 do not actually mention 10456, so it will not enter in the scheme of things for

declared values of insulating materials. It is referred to in 6946 etc so far as _design_ values are

concerned.

However, insulating materials will have declared values for temperature and moisture for

conditions that are typical, so that no correction would be applicable.

Til et opfølgende spørgsmål om der er planer om udarbejdelse af korrektionsfaktorer forhygroskopiske isoleringsmaterialer i forbindelse med EN ISO 10456 skriver Brian Anderson:“There are not any plans that I know of. However, I think that you are right that there may be

some issues that need investigation in connection with hygroscopic materials”.

Page 31: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

25

FINLANDJacob Fellman, Paroc, email: [email protected], 18. April 2000: The ministry of

Environment has a responsibility to change the Building Code, and I have been told that such

a work is on the way. There could also be some projects going on, but I do not have detailed

information at the moment.

Erkki Kokko, VTT (Technical Research Centre of Finland), email: [email protected], 4. Majog 11. Maj 2000: Have only few results concerning the actual problem. The actual problem is

studied with moist masonry products in an ongoing EU-project (SP Borås, VTT)

FRANKRIGThierry Duforestel, EDF (Electricité du France), email: [email protected],17. April 2000:If such research activity is carried out in France, I don't know anything about it. I'm generally

well informed and I'm almost sure that nothing is going on.

HOLLANDArie de Jong, NNI (Netherlands Standardization Institute), email: [email protected], 1. Maj2000: We are just starting with a new standardization project to implement the various new

standards from TC89 (and partly TC88). The question of conversion from declared values

(without effect of water and temperature etc) to design values (with all conceivable effects taken

care of) will be an important part.

At this moment I am not aware of useful research data but in the coming months this certainly

will be discussed. Although we have not planned major research we will need to include values

for traditional and new products.

Harold Brocken, TNO (Netherlands Organisation for Applied Scientific Research), email:[email protected], 3. Maj 2000: As to my information it will take until next year before EN

ISO 10456 is implemented in standardisation bodies of our country (although I am not sure of

that). - As far as I know in the Netherlands no research activities are planned on this matter in

relation to implementation of EN ISO 10456 in the near future.

Hans Oldengarm, TNO (Netherlands Organisation for Applied Scientific Research), email:[email protected], 23. Maj 2000: You asked us for information on the moisture

conversion coefficients, in particular for cellulose insulation.

I was involved in a desk study that aimed to analyse the building physics problems for varous

type of building construtions using cellulose insulation.We used the Match model from Carsten

Rode for this purpose. We did not generate any new information, but used known material

properties from the Match model or from the suppliers.

Page 32: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

26

In the Netherlands NEN ISO 10456 is not referred to in the building regulations (yet). A new

project was started recently to study the integral implementation of the new EN standards with

respect to all thermal performance aspects into our building regulations.

In the current standard a simple correction factor of 1.25 for the lambda design is used for all

hygroscopic insulation materials.

To my knowledge no further research activities have been carried out are will be started in the

Netherlands.

Den hollandske rapport, som Hans Oldengarm omtaler er modtaget på DTU. Som HansOldengarm er der dog ikke noget ny viden at hente i rapporten.

NORGEHarald Eide, Norges Byggstandiseringsråd, email: [email protected], 8. Maj 2000: EN ISO 10456 gir

konverteringskoeffisientene og der er formler for å finne korreksjonen. Det siste krever at man

vet kondisjonen for den praktiske anvendelsen. For tørre konstruksjoner er det ikke noe problem,

man kan ta f.eks fuktinnholdet for 20/50 fra tabell 2 i EN 12524. Og for litt fuktige "innvendige"

konstruksjoner kan man bruke fuktinnholdet for 20/80. Men når man kommer utvendig endog i

grunnen, så har vi ikke fuktinnholdet i EN 12524.

Hans Boye Skogstad, Norges byggforskningsinstitutt, email: [email protected],9. Maj 2000: Neither NBI nor Varmeisolasjonskontrollen (control body for thermal insulation

in Norway) have any ongoing research activity around EN ISO 10456. But both organisations

are interested in the matter and we have to follow the new standard. It was interesting to hear

about your research project.

Until now Varmeisolasjonskontrollen have used NS 8046 for determing design thermal values.

But we will discuss EN ISO 10456 on the next meeting in Varmeisolasjonskontrollen on june

13th. Varmeisolasjonskontrollen have discussed activity on how to determine moisture content

in insulation used in special aplications.

I have spoken with my colleague Stig Geving, and he had no further comments.

SVERIGEPaul Lindroth, Boverket, email: [email protected], 19. April 2000 og 2. Maj 2000: No

special work of implementation regarding EN ISO 10456 or EN 12524 is currently going on in

Sweden. However, work regarding EN ISO 6946 on the use of ÄU is being finalised.

The correction-coefficients which can be found in EN12524 and EN ISO 10456 has been given

to the working groups in the last few years. It is very difficult to determine who provided data for

which values. Data for the values were mainly provided by Joachim Achziger (Forchungsinstitut

für Wärmeschutz, Gräfeling), Erich Panzhauser (Technical University Vienna, Wien), Brian

Anderson and Chris Sanders (BRE Glasgow) and Per Ingvar Sandberg (SP, Borås).

Page 33: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

27

SCHWEITZThomas Frank, EMPA (Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research), email:[email protected]: No response has been received from Thomas Frank

SVERIGEPer Ingvar Sandberg, Statens Pröningsanstalt, email: [email protected], 2. Maj 2000: Detfølgende er et referat af en telefonsamtale mellem Claus Rudbeck, IBE og Per Ingvar Sandberg.Referatet er opringeligt i stikordsform, men er forsøgt formuleret i flydende tekst.Sandberg refererede at der efter hans overbevisning ikke fandtes noget refereret arbejde med

hensyn til implementeringen af EN ISO 10456 eller brugen af fugtkorrektionsfaktorerne fra EN

12524. P. I. Sandberg omtalte desuden at refererede kvalitative målinger på papiruldsprodukter

var en mangelvare og at det derfor ville være svært at finde data at sammenligne resultater af

beregninger mod. P. I. Sandberg omtalte en reference skrevet af ham selv publiceret i en ASTM-

publikation i starten af 1990'erne. P. I. Sandberg var ikke sikker på at publikationen kunne

benyttes, men den omtalte dog nogle målinger på cellulose-baseret isolering. Publikationen er

idenficeret som værende ASTM Special Technical Publication 922, hvor det dog ikke er lykkedes

at uddrage nogle data, der har kunne bruges i sammenligningen mellem målte og beregnede

resultater i kapitel 4 og 5.

TYSKLANDNorbert König, Institut für Bauphysic, Fraunhofer, email: [email protected], 2. Maj 2000: The EN

ISO 10456 is later to replace the DIN 52612-02 on the influence of moisture, temperature and

settlement. In the building regulations 2000, which is to be published this week, ISO 10456 is

mentioned for the first time in section 2.7 on bricks. The prEN 12524 will later on replace DIN

4108.

Joachim Achtziger, Forschungsinstitut für wärmeschutz (FIW) e.v. München, 16. maj 2000: There

are activities regarding the implementation of EN ISO 10456 in our standardisation work. On

the basis of prEN 12524 Table 2 with a moisture content at 23EC, 80% RH and the moisture

conversion coefficients we are able to calculate national design values.

If a material is not quoted in Table 2, we measure the moisture content in the reference climate

23EC / 80% RH and the thermal conductivity versus moisture content to define the fu or fØ -

Factor.

The moisture content and moisture conversion coefficient of alternative insulating materials such

as cellulose fibres sheep wool and flax are given in our material technical approvals. If you need

further information, I am back at my office next week.

Page 34: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

28

Ud af brevet som Joachim Achtziger sendte, ses det at der foregår aktiviteter hos FIW angåendedette emne. På baggrund af ovenstående meddelse fra Joachim Achtziger er der formuleret et brevder er sendt til FIW, hvor der er bedt om uddybning af en række af de nævnte emner, bl.a. hvordande klimatiske betingelser der benyttes til bestemmelse af design ë-værdieren bestemmes for etmateriale i en konstruktion, hvilke fugt-relaterede konverteringskonstanter der benyttes for fåreuldog hør, samt om der er andre aktiviteter hos FIW der kunne have interesse. Ved rapportensafslutning var der dog ikke kommet svar på de stillede spørgsmål fra Joachim Achtziger.

USAWilliam B. Rose, UIUC (University of Illinios), email: [email protected], 28. April 2000: Most

of our measurements were with fiberglass insulation, though at least one test was with cellulose

insulation. Our thermal measurements were not made with standard protocols. Much of our work

has been on developing methods for doing remote continuous measurements of the moisture

performance of cellulose insulation, rather than its thermal properties. Therefore, I doubt that

I would be of much help to you.

En sammenfatning på ovennævnte bidrag er at selvom der er opmærksomhed omkring EN ISO10456 i hovedparten af de forespurgte lande, så er det meget småt med konkrete tiltag forøjeblikket. Enkelte lande melder tilbage at tiltag er undervejs, men disse er stadig i deres vorden.På nuværende tidspunkt er det derfor ikke muligt at søge konkret inspiration, eller følge alleredegennemført arbejde, fra andre forskningsinstitutioner og standardiseringsorganer. I forbindelse medovennævnte udsendelse og tilbagemelding fra forskningsinstitutioner og standardiseringsorganerer der tillige vist betydelig interesse for projektets fremtidige resultater.

Page 35: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

29

7. KONKLUSION

Som det er velkendt fra litteraturen er der en, til tider, betydelig indflydelse fra fugt påvarmeledningsevnen for bygningsmaterialer. For at bestemme fugtens inflydelse på varmelednings-evnen er det nødvendigt at kunne bestemme fugtforholdene gennem tiden for de undersøgtekonstruktioner og dette kræver adgang til validerede varme- og fugttekniske beregningsmodeller.Resultater fra disse modeller, MATCH - der er udviklet ved det daværende Laboratoriet forVarmeisolering, Danmarks Tekniske Universitet, er blevet sammenlignet med resultater framålinger der er foretaget på en række forsøgsopstillinger. Sammenligningerne er opdelt såfugttransport/fugtforhold i hygroskopiske område behandles særskilt fra det over-hygroskopiskeområde.Validering af beregningsmodellen for det hygroskopiske område er foretaget ved sammenligningaf beregninger med måleresultater fra en række fugtforsøg på nogle opbyggede typiskevægkonstruktioner. Vægkonstruktionerne udmærkede sig ved at fugtstrømmene i dem var 1-dimensionale hvilket muliggjorde en god sammenligning. Væggene var alle opbygget medmineraluldsisolering. Sammenligningen mellem målinger og beregninger viser god overensstem-melse.Validering af beregningsmodellen for det overhygroskopiske område pågår ved sammenligningaf beregninger med måleresultater fra et forsøg med fugttransport og fugtophobning i enkonstruktion isoleret med papiruld. Forsøget, der ved afslutning af denne rapport stadig var underudførelse, udføres under konstante klimaforhold og varme- og fugtstrømmen gennem konstruktio-nen kan tilnærmes med en 1-dimensional strømning. Sammenligningen mellem målinger ogberegninger viser god overensstemmelse indtil det gennemsnitlige fugtindhold i papirisoleringener over 50% (vægt). Fra dette tidspunkt at regne (efter ca. 11 måneders opfugtning) overvurdererberegningsmodellen fugtindholdet i konstruktionen. Sådanne høje fugtfohold bør dog ikke kunnefindes i nogle konstruktioner idet det ville medføre store varmetab samt igangsætte nedbrydningaf konstruktionen. Modellen passer derfor ikke overens med målingerne, men en nærmereundersøgelse af dette, det høje fugtforhold i forhold hvad der normalt er acceptabelt taget ibetragtning, afventer afslutning af det igangværende forsøg med en detaljeret analyse afresultaterne.Baseret på det to ovenstående delkonklusioner er hovedkonklusionen for valideringen afberegningsmodellen, at beregningsmodellen kan beregne fugtforhold i isolerede konstruktionermed en tilstrækkelig god nøjagtighed for traditionelle isoleringsmaterialer. Sammenligningenmellem målinger og beregninger for et alternativt isoleringsmateriale (papiruld) er besværliggjortaf at der ikke findes tilstrækkelig gode data til beskrivelse af materialeegenskaber. Beskrivelse afvæsketransport i alternative isoleringsmaterialer kræver sådanne data, hvilket er fokus for ensenere undersøgelse der afsluttes medio 2000.En undersøgelse af aktiviteter med relation til projektet og specielt med relation til EN ISO 10456og dens anvendelse gav som resultat at der ikke er gennemført nævneværdige forsknings- eller

Page 36: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

30

standardiseringsaktiviteter ved udenlandske institutioner hvor viden kunne overføres, undtagenet enkelt tilfælde hvor der er opnået kontakt til en institution i Tyskland. Efter delprojektetsafslutning vil der blive arbejdet videre med videnoverføring fra denne institution til Danmark.Generelt er erfaringen fra kontakten til de udenlandske institutioner og standardiseringsorganerat der er en betydelig interesse fra udlandet for resultater fra et videre arbejde indenfor projektetområde.Rapporten dokumenterer dermed et behov for at få udviklet en metode, der kan bruges sammenmed de europæiske standarder EN ISO 10456 og EN 12524, hvor der for nuværende er et “hul”mellem EN ISO 10456 og DS/EN ISO 6946 “Bygningskomponenter og bygningsdele. Termiskeværdier, isolans og transmissionskoefficient. Beregning” (beregning af U-værdier).

Page 37: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

31

8. LITTERATURLISTE

Burch, D. M. og Thomas, W. C. (1993) MOIST. A PC program for predicting heat and moisture

transfer in building envelopes, NIST Special publication 853, National Institute of Standards andTechnologies, Washington D. C., USA

Bygningsreglement (1995) Bygningsreglementet 1995, Bygge- og Boligstyrelsen

Bygningsreglement for småhuse (1998) Bygningsreglement for småhuse 1998, Bygge- ogBoligstyrelsen

DS-418 (1986) Dansk Ingeniørforenings regler for beregning af bygningers varmetab, 5. udgave,Danske Standard DS 418, Dansk Standard

EN 12524 (2000) Building materials and products - Hygrothermal properties - Tabulated design

values, EN 12524:2000, European Committee for Standardization, Brussels, Belgium

EN ISO 10456 (1999) Building materials and products - Procedures for determining declared

and design thermal values, ISO /FDIS 10456:1999(E), International Organization forStandardization, Switzerland

Geving, S. (1997) Moisture design of building constructions. Hygrothermal analysis using

simulation models, Doktor ingeniøravhandling 1997:61, Institut for bygg- og anleggsteknikk,Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Trondheim, Norge

Hagentoft, C.-E. (1992) Simplified analysis of combined heat, moisture and air transport for one-

dimensional cases, Report T1-S-92/04, IEA Annex 24, HAMTIE

Hansen, K. K. og Hansen, E. J. d. P. (1999a) Alternativ isolering - kapillarsugning. Institut forBærende Konstruktioner og Materialer, Danmarks Tekniske Universitet

Hansen, E. J. d. P.. og Hansen, K. K. (1999b) Alternativ isolering - sorptionsisotermer. Institutfor Bærende Konstruktioner og Materialer, Danmarks Tekniske Universitet

Hansen, E. J. d. P.. og Hansen, K. K. (1999b) Alternativ isolering - vanddamppermabilitet

(kopforsøg). Institut for Bærende Konstruktioner og Materialer, Danmarks Tekniske Universitet

Page 38: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

32

Hens, H. (1996) International Energy Agency 24: Heat, air and moisture transfer in insulated

envelope parts, Final report, volume 1, task 1: Modelling, Laboratorium Bouwfysica, Leuven,Belgium

IBE (1999) MATCH. URL http://www.ibe.dtu.dk/PROGRAMM/Match/Match.htm, Internet-dokument dateret 6. juli 1999, Institut for Bygninger og Energi, Danmarks Tekniske Universitet

Isaksen, K. (1993) Verificering af MATCH-programmet vha. målinger i gammastrålingsudstyr.Eksamensprojekt. Laboratoriet for Bygningsmaterialer, Danmarks Tekniske Univeristet

Künzel, H. M. (1995) Simultaneous heat and moisture transport in building components. One-

ad two-dimensional calculations using simple parameters, IRB Verlag, Stuttgart, Germany

Nicolajsen, A. (2000) Udleverede måleresulateter i forbindelse med forsøg “Fugtophobling i

papirisolering” dateret 18. februar 2000, Statens Byggeforskningsinstitut

Pedersen, C. (1990) Combined heat and moisture transfer in building constructions. ph.d.-thesis.Report 214. Laboratoriet for Varmeisolering, Danmarks Tekniske Universitet

Peuhkuri, R. (2000) Isoleringsmaterialers fugttekniske egenskaber i Klimaskærmen. Eksamens-projekt. Institut for Bygninger og Energi, Danmarks Tekniske Universitet

Rasmusen, N. og Andesen, C. (1999a) Fugt i konstruktioner. En analyse af alternative

isoleringsmaterialers virke i ydervægskonstruktioner. Simuleret i MATCH. Institut for BærendeKonstruktioner og Materialer, Danmrks Tekniske Universitet

Rasmusen, N. og Andesen, C. (1999b) Fugtindhold og temperatur i vægelementer - Målte

værdier sammenholdes med MATCH-beregninger. Institut for Bærende Konstruktioner ogMaterialer, Danmrks Tekniske Universitet

Rode, C. og Burch, D. (1995) Empirical validation of a transient computer model for combinedheat and moisture transfer, i Thermal Performance of the Exterior Envelopes of Buildings VI,

Proceedings of the ASHRAE/DOE/BTECC Conference, December 1995, Clearwater Beach,

Florida, USA, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers,Atlanta, GA, USA

SBI (1995) Bygningers energibehov. SBI-anvisning 184, Statens Byggeforskningsinstitut

SBI (1999) Småhuse. SBI-anvisning 189, Statens Byggeforskningsinstitut

Page 39: LITTERATURSTUDIE, MATERIALEDATA OG VURDE RING AF … materialedata og... · betragtes som en generel størrelse. Tilsvarende kan det også findes at varmetabet gennem fugtig isolering

33

Steiner, P. (1995) Experimental Verification of one-dimensional Heat and Moisture TransferModel, page 481-486, in International Workshop on Mass-Energy Transfer and Deterioration ofBuilding Components, Paris, January 9-11, 1995