Klima, klimaendring og bygninger

Thomas Kringlebotn Thiis, Tormod Aurlien

Ved UMB/IMT arbeides det med karakterisering av klimalaster på bygninger og videre klimatilpasning av bygningskonstruksjoner. Særlig er arbeid med snølast, vind og slagregn/fukt i fokus.

Hovedfunksjonen til en bygning er å være en skjerm mellom inneklima og uteklima. En slik klimaskjerm må dimensjoneres for en rekke klimalaster. Dette er vind, snø, slagregn, temperatur og solinnstråling. Det er i hovedsak disse lastene som bryter ned en bygning over tid. Det er også vindskader som er den aller hyppigste klimarelaterte skadetypen på bygninger, dette i følge Norsk Naturskadepool. Mikroklimaet rundt en bygning varierer svært mye over kort avstand. For eksempel vil vinden påføre trykk på losiden og sug på lesiden av bygningen. Likeledes vil slagregn og snølast variere svært mye over en fasade.

1. Fukt og temperaturforhold på fasader. Fuktighet og temperatur er to viktige parametre for nedbrytningen av en bygningsfasade. Ved IMT arbeides det måling og numerisk simulering av disse klimaparametrene. Gjennom bruk av FEM analyser kan bygningskonstruksjonens respons på det ytre klima modelleres. Etter hvert som kravene til varmeisolasjon av vegger øker vil temperaturforholdene på overflate og dermed også forholdene for soppvekst, endres. Også vanndampdiffusjonen vil påvirkes og vil føre til endrede fuktforhold i konstruksjonen. Nye, uprøvde bygningskonstruksjoner, for eksempel massivtrekonstruksjoner i forskjellige dimensjoner, bør vurderes i forhold til fukt og varmetransport. Figur 1 a) viser temperatur og fukt -forholdene på en enkel trevegg plassert i Mo i Rana. Figur 1b) viser antall timer med potensiell soppvekst på samme veggen. Begge figurene er simuleringer, basert på målinger av ute og inneklima.

Figur 1 a)Temperatur og fuktforhold på en trevegg i Mo i Rana

Figur 1b) Potensiell soppvekst (timer/måned) på veggen.

2. Regn og vind påkjenning på fasader. En av de viktigste parametrene for levetiden for en fasade er klimaeksponeringen. Murstein er et vanlig byggemateriale som kan være særlig påvirket av frost og fuktighet. En murstein vil suge opp fuktighet fordi materialet er porøst. Hvis mursteinen er fuktig når vannet fryser, oppstår det spenninger i materialet som etter hvert vil føre til sprekker. Årlig er det ca 70 fryse/tine -sykler i Oslo og man forventer at klimaendringer vil føre til at antallet fryse/tine -sykler vil øke. En viktig forutsetning for at spenninger skal oppstå er at vanninnholdet i mursteinen er over en viss grenseverdi. Vann tilføres fasaden i form av slagregnpåkjenning. Mengden regn som treffer en fasade varierer svært mye avhengig av vindretning og luftstrømning rundt bygningen.

Figur 2. a) Slagregnpåkjenning på en nordvendt fasade i Oslo (mm/år)

Figur 2 b) skader på samme bygning

Figur 2 viser slagregnsmengden på en nordvendt fasade i Oslo og frostskadene på samme fasade. Figuren er laget ved hjelp av numeriske simuleringer av slagregn på fasaden. Slike simuleringer vil frembringe ny kunnskap om virkelig klimapåkjenning og videre levetid på fasader. Dette vil være svært viktig for å vurdere konsekvenser av klimaendringer på bygninger.

3.       Snølaster på konstruksjoner. Gjennom 30 år har man ved UMB/IMT samlet inn data for snølast på tak Disse dataene benyttes i dag for å validere regnemodeller for snølast på tak. De benyttes og som grunnlag for utarbeiding av den internasjonale standarden for snølast ISO 4355. Figur 3 viser simulert snøfordeling på en idrettshall i Oslo.

Figur 3 Snøfordeling på Valhall, Oslo

4.       Vindklima rundt bygninger er særlig viktig i områder med høyhus. Bygningene kan påvirke vinden slik at klimaet på bakken kan oppleves som ubehagelig og dermed gjøre områder uegnet for den bruken de er tiltenkt. Ved UMB/IMT gjøres det analyser av klimaforholdene og komforten rundt bygnigner. Figur 4 viser vindhastighet i et bykvartal.

Figur 4. Vindklima rundt bygninger. Rød farge angir høy vindhastighet, blå farge angir lavere vindhastighet Foto: Thiis

5. Dokumentasjon av reell tilstand til klimaskall utføres bl.a ved bruk av varmekamera og tetthetsmåleutstyr. Dette tas nå i bruk på nye måter i byggebransjen, ut fra erkjennelsen av at reell utførelse er en betydelig variabel. Områder av landet som har blitt regnet som lite påvirket av vind kan se ut til å ha hatt mindre fokus på lufttetthet, og dette får alvorlige konsekvenser når byggemåte, plassering av bygninger i terrenget og klimabelastninger endres.

Fig. 5. Termogtram av ”ny” type teglfasade med kuldebro (TA)

Prosjektansvarlige:
- Prof. Thomas Kringlebotn Thiis
- Prof. Tormod Aurlien

Publisert: 23.02.00
Oppdatert: 30.03.10
Utskriftsvennlig versjon

Del med en venn:

Institutt for matematiske realfag og teknologi

Postboks 5003
1432 Ås.
Besøksadresse: Drøbakveien 31
Tlf.: 64 96 54 00, sentralbord UMB er 64 96 50 00
Faks: 64 96 54 01
Epost: imt@umb.no

Emneord

- Forskning
- Miljøteknikk
- Naturvitenskap
- Teknologi