Fuktbufring og latent varme i eksponerte treoverflater

Abstract

Denne masteroppgaven har til hensikt å undersøke potensiell effekt og miljøgevinst ved utnyttelse av fuktbufring og latent varme i eksponerte innvendige treoverflater. Relativ fuktighet (RF) i innelufta har stor innvirkning på både inneklima/komfort og materialers bestandighet. Tre er et naturlig hygroskopisk materiale med evnen til å stabilisere svingninger i både temperatur og luftfuktighet innendørs. Studier har vist at det finnes potensiale for energibesparing ved aktiv utnyttelse av disse egenskapene. I denne oppgaven inngår en frittstående konferanseartikkel som beskriver et feltforsøk utført på to testhus i massivtre. Eksperimentet sammenligner effekten av fuktbufring og latent varme i de to testhusene der den eneste forskjellen er den innvendige overflaten; eksponert tre i testmodul A og PE-folie i testmodul B. Begge modulene er påført store fuktpåkjenninger i form av vanndamp med ultrasoniske luftfuktere. Fuktighetsmålere og temperatursensorer registrerer måleverdier under hele prosessen. I modul B, med tett overflate, når RF 100 % innen kort tid etter at fuktpåkjenningen er påført. I modul A når RF kun ca. 80 %, under de samme forutsetningene. Selv med dobbel vanndampmengde på 1,2 kg/h i 9 timer, når ikke modul A en RF på 100 %. Resultatene viser også en temperaturøkning på omtrent 1-1,5 ºC i overflatene med eksponert tre, og ingen økning hos de tette overflatene. Dette varmetilskuddet skyldes den latente varme som frigjøres når vanndamp i luften absorberes og går over til væskeform i treporene. Parallelt med feltforsøket ble eksperimentet modellert i simuleringsprogrammet WUFI®Plus for å sammenligne målte og simulerte resultater. I simuleringen er det benyttet samme ytre klima (data fra værstasjon hvor modulene står), og mest mulig reelle parametere i et forsøk på komme nærmest virkeligheten. Resultatene fra simuleringen viser stor grad av samsvar med de målte verdiene når det gjelder den impermeable modul B. For den permeable modulen, derimot, greier ikke simuleringsprogrammet å forutsi responsen i like stor grad. Her øker RF i rommet for raskt, og avtar for sakte. Ut ifra resultatene kan det slås fast at effektene av fuktbufring og latent varme i eksponerte treoverflater er signifikant og bør vurderes som mulig energibesparende tiltak der det lar seg benytte. Videre er det grunn til å hevde at simuleringsprogrammet ikke er tilstrekkelig egnet for å håndtere fuktbufring og permeabilitet i tykke, eksponerte massivtreelementer.

This thesis intends to examine the potential effect of moisture buffering and latent heat in exposed interior wooden surfaces. Relative humidity (RH) in the indoor air affects not only the indoor climate and comfort, but also material durability. Wood is naturally hygroscopic with the ability to stabilize indoor temperature and humidity variations. Studies have shown that there is energy saving potential in implementation of these properties. Included as the first part, is a standalone conference paper describing a field experiment conducted on two massive wood test houses. The experiment compares the impact of moisture buffering and latent heat in the two test houses where the only difference is the internal surfaces; exposed wood in test module A and PE-foil in test module B. A serious moisture load is applied to both modules, in the form of water vapor produced by ultrasonic humidifiers. Humidity and temperature sensors monitor the values during the entire process. In module B, with impermeable surface, the RH reaches 100 % shortly after the moisture load is applied. In module A the RH reaches only approx. 80 % under the same conditions. Not even with the double moisture load of 1.2 kg / h in 9 hours does module A reach 100 % RH. The results also show a temperature increase of about 1-1.5 ºC on surfaces with exposed wood. This heat addition comes from the latent heat released when water vapor in the ambient air is absorbed by the timber and undergoes a phase change to liquid state in the pores of the wood. In addition to the experimental study, the cases were modeled in the hygrothermal simulation program WUFI®Plus for a comparison of the measured and simulated results. The parameters used in the simulation are kept as close to reality as possible. The results from the simulation show a high degree of correlation with the measured values in the cases concerning the impermeable module B. For the permeable module A, however, the simulation program seems unable to predict the responses to the same extent. Here, the RH in the room rises too abruptly and decreases too slowly. Based on the results it is apparent that the effects of moisture buffering and latent heat in exposed wooden surfaces are significant and should be taken into account when designing energy efficient solutions. Furthermore, it seems that the simulation program is inadequate in regards to handling the moisture buffering and permeability in thick, exposed massive wood elements.