Metoder att välja korrektioner vid fuktberäkningar med variabelt utomhusklimat

Abstract

Determination of the design conditions for moisture resistance requires in a Moisture Design number of different moisture calculations to be made in order to determine the moisture status within, or on the surface of, a structure. The objective of this work has been to ascertain how to allow for variations in climate data in order to be able to determine the most unfavourable moisture status likely to be encountered during the life of a building. The method that has been developed involves the use of real climate data from a reference year in the moisture calculations. A correction that allows for variations in the climate data is then applied to the theoretical value in order to calculate the most unfavourable moisture status. The outdoor climate used in the calculations is real hourly measured data, from ten sites in Sweden, covering the 30-year period from 1961 to 1990. Both steady-state and transient calculations are demonstrated in the application examples. The results from each moisture calculation are a moisture status for each calendar year. The steady-state moisture calculations determine the permissible moisture input and the risk of external surface condensation, while the transient calculations are used to determine the number of freeze/thaw passages on the exterior of a brick wall in relation to the risk of condensation or mildew growth on interior surfaces or in the structure. The theoretical moisture status varies from year to year and from one site to another. A reference year and an extreme year can be identified for each site and for each theoretical value of moisture status. Two different reference years are used: Minimum Deviation year (MDY) and Test Reference Year (TRY). MDY is a year selected such that calculations made using it result in a moisture status that agrees as closely as possible with the mean value of moisture status for a series of years of real climate data. TRY is constructed from climate parameters that are the mean values of the hourly values during a year. The MDY reference year differs from one method of calculation to another, from one set of input values to another and from one type of structure to another, as well as differing depending on the moisture status or risk to be investigated. The TRY reference year gives moisture statuses that differ from those calculated from real climate data, and so such moisture statuses are not regarded as representative of the 30-year period. The correction for variation in the climate data can be either a correction term or a correction factor, and can vary from one type of moisture status to another. The magnitude of the correction depends on the input data used, the type of structure and the moisture status or risk to be investigated: In other words, different correction factors must be used for different moisture statuses. An important conclusion from the calculations is that it is possible to produce corrections for variations in climate data that are in good agreement with theoretical extreme values over the entire 30-year period. The method of starting from real climate data when calculating moisture status has shown itself to provide a considerably better description of the moisture status than that of starting from an assumed climate for which the parameters are treated as independent variables.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish
Många skador och olägenheter av fukt kan uppkomma under en byggnads livslängd. De kan t.ex. orsaka hälsoproblem eller dålig ekonomi. För att minska fuktproblem kan en fuktdimensionering göras. I en fuktdimensionering behövs olika fuktberäkningar för att se hur fukttillståndet förväntas bli i eller på en yta av en konstruktion. Beräknade fukttillstånd används för att kontrollera att inga skador eller andra olägenheter uppkommer under en byggnads brukstid. I fuktberäkningarna behövs ingångsinformation om materialdata, randvillkor och omgivande klimat, inomhus och utomhus. I denna rapport studeras hur utomhusklimatet påverkar beräknade fukttillstånd. Utomhusklimatet kan bestämmas på olika sätt. Man kan välja data ur tabeller eller diagram, eller använda uppmätta data. Vid stationära beräkningar kan enskilda värden väljas ur tabeller. Resultatet från beräkningen blir ett värde, ett fukttillstånd. För flera värden kan en statistisk simulering genomföras, d.v.s. beräkningarna utförs ett stort antal gånger. För varje ny beräkning väljs ingångsvärden slumpvis ur tabeller eller i diagram. I de transienta beräkningarna behövs klimatet för en längre tidsperiod. Har man endast tillgång till tabeller kan en klimatparameter ibland beskrivas matematiskt med t.ex. en Fourierserie. Har man tillgång till verkliga klimatdata kan man använda dessa både för stationära och transienta beräkningar.

I denna rapport representeras utomhusklimatet av verkligt mätta data och resultatet från varje fuktberäkning är ett fukttillstånd för varje kalenderår. Klimatdata är data registrerade för varje timme under trettioårsperioden 1961 t.o.m. 1990 för tio olika platser i Sverige. Syftet med ar-betet är att utvärdera hur man ska kunna ta hänsyn till variationer i klimatdata för att bestämma det mest ogynnsamma fukttillståndet under en byggnads brukstid. Den framtagna metoden innebär att klimatdata från ett referensår, ett verkligt år med klimatdata, används i fuktberäkningarna. För att beräkna det mest ogynnsamma fukttillståndet, det dimensionerande värdet i en fuktdimensionering, läggs sedan en korrektion på det beräknade fukttillståndet.

I några tillämpningsexempel används både stationära och transienta beräkningar för att be-stämma årliga värden på fukttillstånden. Stationära fuktberäkningar tillämpas på tillåtet fukttillskott och risken för utvändig ytkondensation. De transienta beräkningarna används för att bestämma antalet tö/frost passager på utsidan av en tegelfasad och risken för kondens respektive risken för mögelpåväxt inuti en konstruktion. I alla beräkningar påverkar klimatdata för olika år de beräknade fukttillstånden. Olika år av klimatdata har olika naturliga variationer och kombinationer av klimatparametrarna. Beräknade risker och fukttillstånd varierar därför med olika år med klimatdata och är även olika för de olika mätstationerna i Sverige. De beräknade fukttillstånden kan användas för att rangordna åren, från året med det högsta värdet till det med det lägsta. Det innebär att för alla mätstationer och för studerade fukttillstånd kan både ett referensår och ett extremår identifieras.

I rapporten används två olika referensår, MDY och TRY. MDY (Minimum Deviation Year) är ett år valt så att det ger ett fukttillstånd som så nära som möjligt överensstämmer med medelvärdet av fukttillståndet för en serie år med verkliga klimatdata. TRY (Test Reference Year) är konstruerat så att medelvärden för varje klimatparameter används för varje timme under ett år. Referensåret MDY är olika för olika mätstationer, beräkningsmetoder, ingångsvärden till beräkningarna, typ av konstruktion samt vilket fukttillstånd eller vilken risk som ska studeras. Då MDY varierar med olika värden på ingångsvärdena för en och samma typ av fuktberäk-ning är det bättre att använda ett uppskattat referensår, MDY*. MDY* är ett av de fem år som är närmast medelvärdet över en serie med år med klimatdata och för en uppsättning av värden på en ingångsparameter. Även detta referensår, MDY*, varierar mellan olika fuktberäkningar varför man måste använda olika rekommenderade MDY* för att beräkna olika fukttillstånd eller risker. I de transienta beräkningarna används sviter med verkliga år med klimatdata vil-ket medför att det finns en "eftersläpning" i beräknade fukttillstånd. I detta fallet rekommenderas att MDY* samt året innan och efter används i beräkningar för att efterlikna verkliga för-hållanden. I transienta beräkningar "minns" konstruktionen exempelvis på våren hur klimatet har varit under hösten föregående år. Referensåret TRY bör inte användas för fuktberäkningar eftersom fukttillstånden avviker ifrån vad verkliga klimatdata ger och därför anses året inte ge representativa fukttillstånd. Användningen av TRY i transienta beräkningar ger t.ex. mindre variationer både på utsidan av konstruktion och inuti en konstruktion, än vad ett verkligt år med klimatdata ger.

Lämpliga korrektioner för att räkna om fukttillståndet från referensår till extremår har tagits fram genom att studera skillnaden i fukttillstånd mellan referensåret MDY och extremåret. Korrektionen för variationer i klimatdata kan vara antingen en korrektionsterm eller en korrektionsfaktor. Vilken typ av korrektion som är mest lämplig varierar mellan olika beräkningsmetoder för de bestämda fukttillstånden. Storleken på korrektionen påverkas av valda ingångsvärden till beräkningarna, typ av konstruktion och vilket fukttillstånd eller vilken risk som ska studeras. Det innebär att olika korrektioner för olika fukttillstånd eller risker måste användas, vilket komplicerar den praktiska användningen.

En viktig slutsats från beräkningarna är att det går att ta fram korrektioner för variationer i klimatdata som ger god överensstämmelse med beräknade extremvärden för hela trettioårsperioden. Metoden att utgå ifrån verkliga klimatdata vid beräkningar av fukttillstånd har visat sig ge väsentligt bättre beskrivning av fukttillståndet än att utgå från ett antaget klimat där parametrarna behandlas som oberoende variabler. Med hjälp av den framtagna metodiken går det att precisera både referensår och storlek på korrektion för variationer i klimatdata.

• author: Harderup, Eva
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Prof. Nielsen, Anker, Narvik Institute of Technology, Building Science, Norway
• organization: Division of Building Physics
• publishing date: 1998
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Building Technologies
• keywords: moisture flow, Moisture, numerical modelling, calculation model, moisture distribution, non-linear moisture flow, external climate, moisture calculations, corrections, Building construction, periodic boundary condition, reference year, Byggnadsteknik
• in: Rapport TVBH
• volume: 1011
• pages: 255 pages
• defense location: Sektionen för väg- och vattenbyggnad, John Ericssons väg 1, Hörsal V:C, Tekniska fakulteten vid Lunds universitet
• defense date: 1998-11-26 13:15:00
• external identifiers: other:TVBH-1011
• ISSN: 0349-4950
• ISBN: 91-88722-13-9
• language: Swedish
• LU publication?: yes
• id: 832ef3f7-0c34-4ef4-9f23-59f2aa121bba (old id 18812)
• date added to LUP: 2016-04-01 16:46:15
• date last changed: 2023-06-27 15:39:14