tutkija Juha Vinha - TTKK

SEINÄRAKENTEIDEN KOSTEUS- JA LÄMPÖTEKNINEN TOIMINTA

Turvallinen seinärakenne on monen tekijän summa, eikä kaikkia osatekijöitä pystytä tiivistämään yksiselitteisiksi numeroiksi. Rakenteiden kosteusriskeihin vaikuttavat mm. käytettävät rakennusmateriaalit, ilmanvaihtoratkaisut ja asumistyyli (kosteusrasitus).

Eristeiden kosteudensitomiskyvyssä on eroja. Puu sitoo paljon kosteutta. Uudet orgaaniset eristeet (selluvilla, pellava) eivät keveinä yllä lähellekään samaa. Nekin puskuroivat kosteutta kuitenkin enemmän kuin mineraalivillat.

Teorian lisäksi pitää huomioida myös käytännön rakentamisen epätäydellisyys - saadaanko ilman- ja höyrynsulkukalvot todella tiiviiksi käytännössä? Jos ja kun vuotokohtia jää, millaisen kosteuspiikin ne taakseen kehittävät? Miten eri eristeet reagoivat tässä tilanteessa?

Entä jos koneellinen ilmanvaihto on väärin säädetty ja talossa onkin ylipaine? Vaipparakenteiden toiminta riippuu tällöin oleellisesti sisäpinnan ilmatiiviydestä.

Normaali huoneilma harvoin ongelma

Talojen kosteusvaurioiden tärkeimmät syyt ovat hyvin selvillä ja keinot niiden estämiseen useimmiten olemassa. Ulkopuolelta taloa uhkaavat sade ja maaperän kosteus, sisällä märkätilojen suuri kosteuskuorma. Näihin tekijöihin verrattuna nyt tarkasteltava, normaalin huoneilman seinärakenteisiin kohdistama kosteusrasitus on vaurioiden syynä huomattavasti vähäisempi.

Asuminen tuottaa sisäilmaan kosteutta. Kosteusero sisä- ja ulkoilman välillä pyrkii tasaantumaan. Näin tapahtuu erityisesti talvella, jolloin kosteusero rakenteen eri puolilla on suurimmillaan. Talvi-ilman kuivuus johtuu alhaisesta lämpötilasta - kylmään ilmaan "mahtuu" vähemmän vesihöyryä kuin lämpimään.

Syksyllä ja talvella sisäilma siis pyrkii rakenteiden läpi, joko konvektiona (virtaavan ilman mukana raoista ja rei'istä) tai diffuusiona (siirtymällä materiaalien läpi sisä- ja ulkopuolen välisen vesihöyrynpitoisuuseron vaikutuksesta). Rakenteen sisäpintaan laitettavalla ilman- tai höyrynsulkukalvolla (paperilla tai muovilla) kosteudensiirtymistä voidaan hillitä. Konvektiovirtausten estäminen edellyttää sitä, että kalvossa ei ole reikiä ja diffuusio puolestaan vähenee sitä enemmän mitä suurempi on kalvon vesihöyrynvastus. Suuren vesihöyrynvastuksen omaavista kalvoista, kuten muovikalvosta käytetään myös nimeä höyrynsulku. Paperikalvojen vesihöyrynvastukset ovat sen sijaan niin alhaiset, että ne eivät estä riittävästi diffuusiolla siirtyvän kosteuden kulkeutumista rakenteeseen.

Kylmässä pinnassa kosteus tiivistyy

Mutta miksi vesihöyryn pääsy ulkovaippaan pitäisi sitten estää? Jos kosteuskuorma on tarpeeksi suuri, höyry saattaa kondensoitua viileän tuulensuojalevyn sisäpinnassa vedeksi. Jo tätä ennen voi tulla ongelmia, sillä korkea, yli 80 prosentin suhteellinen ilmankosteus riittää homeille.

Veden tiivistymisen ongelma ei koske massiivisia, yhdestä materiaalista koostuvia rakenteita, kuten hirsiseiniä. Niissä ei ole rajapintoja joihin vesi voisi tiivistyä. Sandwich-tyyppinen rakenne, jossa eristeen molemmilla puolilla on tiiviit pinnat ei liioin ole ongelmallinen - olettaen ettei tiiviiden kerrosten väliin pääse vuotoja.

Kerroksellissa rakenteessa, esimerkiksi "hengittävässä" puurunkoseinässä, jonka höyrynsulku on helposti läpäisevä ja tuulensuojalevy tiiviimpi kuin eriste, ongelmia voi tulla.

Hengittävän seinärakenteen edut ja haitat

Etuja
-sallii rakenteen kuivumisen paremmin sisäänpäin
-alentaa sisäilman kosteutta syksyllä
-poistaa sisäilmasta ihmisen hengityksessä syntynyttä hiilidioksidia
-läpäisevä rakenne yhdessä hygroskooppisen, kosteutta imevän orgaanisen eristeen (selluvilla, pellava, puru) tasaa sisäilman kosteusvaihteluita
-rakenteen vesivauriot (esim. vuotava katto) helpompi havaita
-"väärinpäin" toimiva rakenne (sisäilma kylmempi kuin ulkoilma, esim. lämmittämättömissä kesämökeissä ajoittain) ei aiheuta ongelmia

Haittoja
-home- ja kosteusvaurioriski, jos kosteutta kertyy liikaa rakenteeseen
-ulkopinnan mahd. homeitiöt pääsevät kulkeutumaan sisätiloihin (alipaine)
-lämmöneristeen kostuessa riittävästi sen eristyskyky heikkenee (muutamia prosentteja)
-kostuvassa tuulensuojalevyssä enemmän muodonmuutoksia, mikä vähentää rakenteen tiiviyttä
-talvella sisäilmaa liian kuivaa
-paperipohjaiset höyrynsulkukalvot repeävät herkemmin asennuksessa tai rakennuksen eläessä
-ulkopuoliset kaasumaiset epäpuhtaudet (esim. radon) pääsevät rakenteen läpi
-metalliliittimien korroosiovaara ulkopinnan lähellä
-sisäpuolinen kosteusvuoto pääsee rakenteisiin

Vesihöyrynvastuksen merkitys

Kuinka tiivis höyrynsulun pitää olla? Paljon käytetyn säännön mukaan rakenteen sisäpinnan vesihöyrynvastuksen pitäisi olla viisinkertainen ulkopintaan verrattuna. Muovisulun vastus ylittää tämän 5:1 -vaatimuksen reilusti. Oikein toteutetussa rakenteessa tästä lisävastuksesta ei ole mitään haittaa, vaan päinvastoin rakenteeseen ei pääse silloin kosteutta sisäilmasta. Haluttaessa on kuitenkin mahdollista käyttää myös vähemmän höyrytiiviitä rakenteita, kunhan tiedostetaan ne reunaehdot, milloin nämä rakenteet toimivat.

Mittausten mukaan (kts. kuva) tyypillisen puurunkoisen seinärakenteen ulkopinnan kosteus voi nousta talvella haitallisen korkeaksi, jos höyrynsulkuna on markkinoiden läpäisevin vaihtoehto, rakennuspaperi. Rakennuspaperivaihtoehdon (ylin käyrä) ulkopinnassa höyry tiivistyi vedeksi koejärjestelyssä, jossa ulkoilman lämpötila oli -10 astetta ja sisäpuolinen suhteellinen kosteus 50 %. Ulko ja sisäpinnan vesihöyrynvastuksien suhde oli 1.5:1.

Bitumipaperilla suhde oli 3,5:1, eikä kosteuskuorma kasvanut liian suureksi näissä olosuhteissa.

Kosteuden siirtyminen erilaisissa seinärakenteissa talviolosuhteissa. Käyrät ylhäältä alas:

Koeseinä 7 ja 8 (sama käyrä)   (1,5:1)
huok.kuitulevy 12 mm
rakennuspaperi
min.villa 200 mm (seinä 7)
puukuitueriste 200 mm (seinä 8)
huok.kuitulevy 12 mm

Koeseinä 1    (3,5:1)
kipsilevy 13 mm
bitumipaperi
puukuitueriste 145 mm
huok.kuitulevy 25 mm

Koeseinä 6   (750:1)
kipsilevy 13 mm
muovikalvo
puukuitueriste 145 mm
huok.kuitulevy 25 mm

Koeseinä 3   (2000:1)
kipsilevy 13 mm
muovikalvo
mineraalivilla 145 mm
mineraalivillalevy 30mm

Syksyä jäljittelevässä kokeessa todettiin, että erot ulkopinnan kosteudessa olivat selvästi pienempiä eri rakenteiden välillä. Kuitenkin 2:1 -suhteella kosteus nousi haitallisen suureksi, ja homekasvulle kriittinen 80 %:n raja ylittyi (talvella kylmä ilma estää homeen kasvun).

Todettiin myös, että ohuen, vähemmän eristävän ja tiiviimmän tuulensuojalevyn käyttö pahensi ongelmaa.

Vanhan talon lisäeristys

Vanhan talossa, jossa ei ole kosteudensulkua, tulisi elää talon ehdoilla.

-alhainen kosteusrasitus sisätiloissa (vaatimattomampi elintaso)
-uunien käyttö lisää ilmanvaihtoa ja poistaa kosteutta
-rakenteet riittävän ohuita, jolloin pysyvät lämpiminä ulos asti

Sisäpinta tiiviimmäksi - periaatteen mukaisesti hirsiseinän lisäeristys tulisi laittaa ulkopuolelle. Sisäpuolinen eristys viilentää alkuperäisen rakenteen sisäpintaa lisäten kosteuden tiivistymisriskiä. Sisäpuolella 50mm lisäeristettä ilman höyrynsulkua voidaan pitää ylärajana rintamamiestaloissa, hirsitaloissa turvallinen paksuus on tätäkin arvoa pienempi.

Sisäpuolisen lisäeristeen päälle laitettavan höyrynsulun valinta on myös ongelmallista: periaatteessa sen tulisi olla tiiviimpi kuin ulkopuolinen hirsiseinä tai vinolaudoitettu seinärakenne, toisaalta kahden tiiviin rakenteen väliin jäävä lämmöneriste muodostaa riskin.