Beräkna U-värde för konstruktion
Jag planerar för ett kommande bygge och blev lite intresserad av U-värdet för en komplett väggkonstruktion (eller tak). Det pratas ofta om hur det är viktigt att undvika köldbryggor och så, men jag ser sällan någon teoretisk undersökning av hur olika lösningar presterar jämfört med varandra.
Därför tänkte jag att det borde jag göra (mest kul, men lite användbart också).
Frågeställningar
1. Hur viktigt är det att undvika köldbryggor?
2. Om det är viktigt, hur gör man det bäst?
3. Finns det någon poäng att isolera installationsskiktet?
4. Vilka konstruktioner är effektivast? U-värde kontra pris alternativt antal moment.
5. Stämmer det att det finns en fördel med en värmetrög (stor värmekapacitet) vägg som cellulosatillverkarna hävdar?
Jag tänkte börja med ett referens-case, en 145 mm stomme (600 cc) med utegips (9 mm) och en liggande 45 mm regel på insidan (600 cc, isolerat installationsskikt). Innerst en skiva gips (13 mm). Stenull som isolering (lamdba 36).
Modellen ser ut såhär:
På insidan antar jag 20 °C (konvektionsrandvillkor, h = 15 W/m^2/K) och på utsidan -20 °C (h = 60 W/m^2/K). Alltså en temperaturskillnad på 40 °C.
U-värdet för denna konstruktion blir 0.213 W/m^2/K. Utan installationsskikt blir värdet U = 0.278.
Vad händer då om jag byter stenullen i installationsskiktet mot luft? Först en kontroll utan konvektion (alltså med luft som solid): U = 0.194 W/m^2/K.
Då luft har klart sämre värmeledningsförmåga (k = 0.025 jämfört med k = 0.036 för stenull) blir värdet som väntat lägre. Men om vi lägger till att luften ska bete sig som en fluid (naturlig konvektion) får vi U = 0.248 W/m^2/K.
Alltså
Utan installationsskikt: U = 0.278 W/m^2/K.
Med tomt installationsskikt: U = 0.248 W/m^2/K.
Med stenull i installationsskikt: U = 0.213 W/m^2/K.
I detta specifika fall är det helt klart lönsamt att sätta stenull i installationsskiktet då man inte har något annat som bryter köldbryggan (värmebrygga?) från gips till regel (vidare till utegips och sedan uteluft).
Det kan vara intressant att titta på hur värmeflödet går genom väggen. Här kommer två figurer för de två beräkningarna (skalan är begränsad så den visar 0 till 1 W/m^2K):
Oisolerat installationsskikt:
Isolerat installationsskikt:
Över reglar:
Oisolerat installationsskikt: max 0.58 W/m^2
Isolerat installationsskikt: max 0.46 W/m^2
Blå områden:
Oisolerat installationsskikt: runt 0.22 W/m^2
Isolerat installationsskikt: runt 0.19 W/m^2
Förlusterna är högre över lag, men framförallt över reglarna med det oisolerade installationsskiktet.
/Anton
Därför tänkte jag att det borde jag göra (mest kul, men lite användbart också).
Frågeställningar
1. Hur viktigt är det att undvika köldbryggor?
2. Om det är viktigt, hur gör man det bäst?
3. Finns det någon poäng att isolera installationsskiktet?
4. Vilka konstruktioner är effektivast? U-värde kontra pris alternativt antal moment.
5. Stämmer det att det finns en fördel med en värmetrög (stor värmekapacitet) vägg som cellulosatillverkarna hävdar?
Jag tänkte börja med ett referens-case, en 145 mm stomme (600 cc) med utegips (9 mm) och en liggande 45 mm regel på insidan (600 cc, isolerat installationsskikt). Innerst en skiva gips (13 mm). Stenull som isolering (lamdba 36).
Modellen ser ut såhär:
På insidan antar jag 20 °C (konvektionsrandvillkor, h = 15 W/m^2/K) och på utsidan -20 °C (h = 60 W/m^2/K). Alltså en temperaturskillnad på 40 °C.
U-värdet för denna konstruktion blir 0.213 W/m^2/K. Utan installationsskikt blir värdet U = 0.278.
Vad händer då om jag byter stenullen i installationsskiktet mot luft? Först en kontroll utan konvektion (alltså med luft som solid): U = 0.194 W/m^2/K.
Då luft har klart sämre värmeledningsförmåga (k = 0.025 jämfört med k = 0.036 för stenull) blir värdet som väntat lägre. Men om vi lägger till att luften ska bete sig som en fluid (naturlig konvektion) får vi U = 0.248 W/m^2/K.
Alltså
Utan installationsskikt: U = 0.278 W/m^2/K.
Med tomt installationsskikt: U = 0.248 W/m^2/K.
Med stenull i installationsskikt: U = 0.213 W/m^2/K.
I detta specifika fall är det helt klart lönsamt att sätta stenull i installationsskiktet då man inte har något annat som bryter köldbryggan (värmebrygga?) från gips till regel (vidare till utegips och sedan uteluft).
Det kan vara intressant att titta på hur värmeflödet går genom väggen. Här kommer två figurer för de två beräkningarna (skalan är begränsad så den visar 0 till 1 W/m^2K):
Oisolerat installationsskikt:
Isolerat installationsskikt:
Över reglar:
Oisolerat installationsskikt: max 0.58 W/m^2
Isolerat installationsskikt: max 0.46 W/m^2
Blå områden:
Oisolerat installationsskikt: runt 0.22 W/m^2
Isolerat installationsskikt: runt 0.19 W/m^2
Förlusterna är högre över lag, men framförallt över reglarna med det oisolerade installationsskiktet.
/Anton
Allvetare
· Västra Götaland
· 10 304 inlägg
Intressant är också hur köldbryggan överför värme från själva rumsluften. Köldbryggan är ju ändå ganska liten, hur stor blir den utberedda kalla ytan på gipset i rummet?
Medlem
· Blekinge
· 10 117 inlägg
Detta är en intressant diskussion. Spontant tror jag inte att köldbryggor är ett större problem om inte ett starkt köldledande material som t.ex. betong är inblandat. När det gäller värmetröga konstruktioner, så anser jag att det är ett underutvecklat område i Sverige. Här finns mycket erfarenhet att utnyttja och en stor potential till energibesparingar. I länder med tuffare klimat än Sverige. är det närmast livsfarligt att inte ta hänsyn till konstruktioners värmekapacitet.
Kul att det uppskattas!
Vad tror ni om en jämförelse av olika lösningar som resulterar i samma väggtjocklek?
a. Utegips + 45 isolering (liggande) + 145 isolering (stående) + 45 isolerat installationsskikt + gips
b. Utegips + 95 isolering (stående) + 95 isolering (stående) + 45 isolerat installationsskikt + gips
c. STEICOuniversal (52 mm) + 145 isolering (stående) + 45 isolerat installationsskikt + gips
Någon annan lösning som är intressant? Lättbalk (typ masonitebeam, swelite-balk, hunton lättbalk)?
/Anton
Jag kan plocka fram en figur som visar insidan ikväll.
Vad tror ni om en jämförelse av olika lösningar som resulterar i samma väggtjocklek?
a. Utegips + 45 isolering (liggande) + 145 isolering (stående) + 45 isolerat installationsskikt + gips
b. Utegips + 95 isolering (stående) + 95 isolering (stående) + 45 isolerat installationsskikt + gips
c. STEICOuniversal (52 mm) + 145 isolering (stående) + 45 isolerat installationsskikt + gips
Någon annan lösning som är intressant? Lättbalk (typ masonitebeam, swelite-balk, hunton lättbalk)?
/Anton
Redigerat:
Allvetare
· Västra Götaland
· 10 304 inlägg
Lättbalk är intressant att jämföra med tycker jag. Den är ju ändå en köldbrygga till skillnad mot fasadskiva
T.ex. Fasadskiva 70 + utegips +195 regel + 45 installation +osb+gips
Och träfiberskiva+265 lättbalk med cellulosa isolering +45 installation +råspont +gips
T.ex. Fasadskiva 70 + utegips +195 regel + 45 installation +osb+gips
Och träfiberskiva+265 lättbalk med cellulosa isolering +45 installation +råspont +gips
Intressant! Punkt 5 om värmekapacitet vore intressant att få utredd. Bor i timmerhus som är hyfsat värmetrög stomme i vilket uppskattas vid stora variationer i temp. Skall bygga ut och funderar på isoleringsmaterial. En faktor som just nu ger cellulosa pluspoäng är värmetrögheten, men frågan är om jag gått på tillverkarnas myt eller om det verkligen stämmer.
Eller kanske en skiva som Isover P31 (länk) som har vindskydd? Dock glasull (otrevlig hantering IMO).
Är ditt andra förslag som mitt förslag c, fast med lättbalk? Varför råspont?
/Anton
EDIT: Ah, fasadskiva finns även som stenull (länk), lite trevligare hantering, om än inte lika bra som t.ex. träfiber.
Redigerat:
Allvetare
· Västra Götaland
· 10 304 inlägg
Fasadskiva med utegips använder varbergshus
Råspont exemplet är från XN villan som vill bygga så ekologiskt som möjligt (mindre lim i råspont jämfört med osb)
Råspont exemplet är från XN villan som vill bygga så ekologiskt som möjligt (mindre lim i råspont jämfört med osb)
Okej. Hur gick det med ditt hus? Intressant lösning i denna tråd: länk.
Kikade lite på andra husleverantörer.
Fiskarhedenvillan:
Vi bygger ett hus från fiskarhedenvillan, tycker personligen att de inte undvikt köldbryggor så bra.
Götenehus:
Förskjutna stående reglar som bryter köldbryggan.
Sköna hus:
Fasadskiva för att bryta köldbrygga.
Förslag från Paroc:
Både fasadskiva och dubbla stommar (stående reglar) samt uppdelad syll. Borde ge bra värden, men väldigt många moment att bygga. Ännu bättre om de hade förskjutit den inre stommen relativt den yttre...
/Anton
Allvetare
· Västra Götaland
· 10 304 inlägg
För mig blir det passivhus från XN villan (360mm lättregel + 45 installation om jag minns rätt) insåg att det tar för mycket energi/tid/stress att bygga själv.
Hade annars en ide om inre 120x45 och yttre 70x45, sen fyllt valfritt mellanrum (235) med lösull/cellulosa. Stående på en plywood som håller samman i nedre del. Bara betong under 120 regelväggen. Om man måste ha betongplatta/balk över huvud taget. Vore spännande att bygga helt utan betong och köra värme via luft alternativt spårade skivor. Luftsystemet är ju väldigt snabbt att justera temperaturen (fast det hör hemma i en annan tråd)
Hade annars en ide om inre 120x45 och yttre 70x45, sen fyllt valfritt mellanrum (235) med lösull/cellulosa. Stående på en plywood som håller samman i nedre del. Bara betong under 120 regelväggen. Om man måste ha betongplatta/balk över huvud taget. Vore spännande att bygga helt utan betong och köra värme via luft alternativt spårade skivor. Luftsystemet är ju väldigt snabbt att justera temperaturen (fast det hör hemma i en annan tråd)
Medlem
· Blekinge
· 10 117 inlägg
Det är ganska enkelt att räkna ut värmekapaciteten för till exempel 1 kvm av en specifik väggkonstruktion. Om man multiplicerar det specifika värmet för ett byggnadsmaterial med dess volymvikt så får man ett mått på värmekapaciteten av en viss volym av materialet. Sedan är det bara att räkna fram volymandelarna i väggkonstruktionen för varje materialtyp och multiplicera med det tidigare nämnda värdet och summera.
När jag tittar på lite olika typer av material med dessa förutsättningar, så kommer massivt trä ganska högt, faktiskt nästan i klass med betong. De olika mineralullstyperna har likvärdigt specifikt värme, men stenullen har genom sin högre volymvikt betydligt större värmekapacitet.
Ett bra sätt att utnyttja värmekapaciteten är att använda den som en fördröjning så att temperaturvariationerna ute, mellan dag och natt, motverkas. Genom att placera isolerande skikt rätt i förhållande till de värmetröga, kan man styra fördröjningen med viss precision.
När jag tittar på lite olika typer av material med dessa förutsättningar, så kommer massivt trä ganska högt, faktiskt nästan i klass med betong. De olika mineralullstyperna har likvärdigt specifikt värme, men stenullen har genom sin högre volymvikt betydligt större värmekapacitet.
Ett bra sätt att utnyttja värmekapaciteten är att använda den som en fördröjning så att temperaturvariationerna ute, mellan dag och natt, motverkas. Genom att placera isolerande skikt rätt i förhållande till de värmetröga, kan man styra fördröjningen med viss precision.
Absolut, just fasförskjutning i timmar verkar användas som mått för en väggkonstruktion av vissa tillverkare. Cellulosa och träfiberisolering ligger också ganska bra till om man tittar på siffrorna, iallafall om man packar den någorlunda. Kika på Steico flex, 2100 J/kg/K, 50 kg/m^3.J justusandersson skrev:
Ska prova att simulera fasförskjutning senare.
/Anton
Här är figurer för värmeöverföring från inneluft till väggen (samma två fall som tidigare):
Oisolerat installationsskikt:
Isolerat installationsskikt:
När installationsskiktet är isolerat fås linjeformade kalla områden längs både liggande och stående reglar och en kall fläck där de korsar varandra.
Men för fallet utan isolering i installationsskiktet blir nederkanten av varje skikt kallast då det blir en cirkulation av luften i spalten. Luften längst ut (mot isoleringen) kyls av och faller nedåt för att möta den liggande regeln och gipsskivan. Den värms sedan upp medan den stiger längs gipsen för att sedan möta den övre liggande regeln och återuppta processen. Det blir en kall fläck längst ner vid de stående reglarna.
/Anton
Redigerat:
comsol?Phase shift
Flera tillverkare pratar som sagt om "Phase shift" eller fasförskjutning med enheten timmar (h). Vad jag förstår mäter de hur lång tid det tar för en förändring på ena sidan väggen att slå igenom till den andra. Specifikt genom att ansätta en sinusformad temperatursvängning på utsidan och titta på temperaturen på insidan. Värdet fås genom avståndet från en topp (eller dal) på ena sidan väggen till en topp (eller dal) på andra sidan.
Om vi tar fallet ovan med isolerat installationsskikt får jag följande resultat.
Jag ansätter en temperatur som är konstant (-20 C) fram till tiden 0 och varierar sedan med en amplitud på 20 C:
Temperaturen på insidan blir då:
Första dalen förskjuts 2.6 timmar och därefter 3 timmar (både toppar och dalar). I ett exempel från STEICO får en vägg med 140 mm reglar och mineralull 5.6 timmar fasförskjutning. Men de jämför temperatur ute med temperatur inne och jag har beräknat temperatur på innervägg. Man får såklart även en fördröjning innan temperaturen på luften följer med.
/Anton
Flera tillverkare pratar som sagt om "Phase shift" eller fasförskjutning med enheten timmar (h). Vad jag förstår mäter de hur lång tid det tar för en förändring på ena sidan väggen att slå igenom till den andra. Specifikt genom att ansätta en sinusformad temperatursvängning på utsidan och titta på temperaturen på insidan. Värdet fås genom avståndet från en topp (eller dal) på ena sidan väggen till en topp (eller dal) på andra sidan.
Om vi tar fallet ovan med isolerat installationsskikt får jag följande resultat.
Jag ansätter en temperatur som är konstant (-20 C) fram till tiden 0 och varierar sedan med en amplitud på 20 C:
Temperaturen på insidan blir då:
Första dalen förskjuts 2.6 timmar och därefter 3 timmar (både toppar och dalar). I ett exempel från STEICO får en vägg med 140 mm reglar och mineralull 5.6 timmar fasförskjutning. Men de jämför temperatur ute med temperatur inne och jag har beräknat temperatur på innervägg. Man får såklart även en fördröjning innan temperaturen på luften följer med.
/Anton