Studie: Optimal placering av undertrycksavluftare på ett låglutande tak
En simulering utförd av Ramboll Finland Oy undersökte den optimala placeringen av undertrycksavluftare på ett låglutande tak av en lådformad byggnad. Studien visade att luftflödet inte fördelas jämnt över takytan: de största tryckskillnaderna och flödeshastigheterna koncentreras vanligtvis nära takets mitt, medan kanterna har avsevärt mindre luftflöde. Detta innebär att det är mer effektivt att placera relativt fler undertrycksavluftare i mitten av ett låglutande tak än vid kanterna.
Ventilationsmetoder för takkonstruktioner varierar. Ibland har en byggnad ett så kallat “varmt tak”, vilket innebär att vinden inte ventileras. Det är också möjligt att ventilera takkonstruktionen med passiv ventilation, där ventilationsspår möjliggör luftflöde inne i konstruktionen.
Till exempel har passiv ventilation länge använts i Finland för att skydda takkonstruktionernas hälsa. Passiva ventilatorer skapar tillsammans med vindflödet ett undertryck i takkonstruktionen, vilket främjar luftväxling och avlägsnar fukt från isoleringslagren. När vinden passerar över en undertrycksavluftare uppstår ett sug som drar ut luft och fukt ur konstruktionen, vilket bidrar till att förebygga potentiella fuktskador.
Traditionell passiv ventilation är helt beroende av väder- och vindförhållanden (med en luftväxlingsfrekvens på 20–40 gånger per timme), medan moderna mekaniska ventilationssystem utrustade med takfläktar kan uppnå upp till 140 luftväxlingar per timme med behovsstyrd reglering. Simuleringar med läckage har visat att passiv ventilation kan torka ut konstruktioner inom tre år (länk till artikel). Vanligtvis används ett system med flera undertrycksavluftare på taket för att säkerställa optimal funktion.
Placering av undertrycksavluftare: Forskningsbakgrund och implementering
Även om mycket är känt om passiv ventilation med undertrycksavluftares förmåga att avlägsna fukt, finns det relativt lite data om hur vinden rör sig över låglutande tak och hur detta påverkar ventilationens effektivitet. För att belysa detta beställdes en studie med syftet att analysera variationer i luftflödet och fastställa den optimala placeringen av undertrycksavluftare på ett låglutande tak, så att de fungerar effektivt under olika väderförhållanden. Studien genomfördes med hjälp av CFD-simulering (Computational Fluid Dynamics) och togs fram av Mats Böök från Ramboll Finland Oy.
Nyckelaspekter i modelleringen:
- Åtta olika vindriktningar (var 45:e grad)
- Vertikal vindprofil med en grundhastighet på 5 m/s
- Målbyggnad: lådformad industribyggnad (21,6 m × 81,6 m × 10 m)
- Använd programvara: Engys HELYX 4.2.1
- Turbulensmodell: k-ε Realizable
- Isotermt antagande – ingen modellering av temperaturskillnader
- Terrängens karaktär modellerades efter ett halv-ruralt område med gles trädbeklädnad men utan tät skog
Resultat: Ojämnt luftflöde – Högst effektivitet i mitten
Simuleringen visade att luftflödet inte fördelas jämnt över takytan. De största tryckskillnaderna och flödeshastigheterna uppstod i mitten av taket. Som ett resultat uppnås den bästa ventilationseffekten när undertrycksavluftare placeras längs takets centrala breddaxel och cirka 10,5 meter från takets kanter längs dess längdriktning.
Centrala slutsatser:
- Hastighetsfördelning ovanför taket: Vindhastighetens medelvärden analyserades på höjden där undertrycksavluftarna är placerade, i ett horisontellt tvärsnitt. De mest gynnsamma flödesförhållandena uppstod i takets mittzon.
- Symmetrisk byggnadsform: Byggnadens nästintill symmetriska form ledde till liknande resultat för alla vindriktningar, vilket understryker vikten av den centrala axeln vid placering av undertrycksavluftare.
- Effektivt luftflöde: De optimala placeringarna var de med högst luftflödeshastigheter, vilket säkerställer bästa möjliga funktion för undertrycksavluftarna.
- Möjliga hinder: Om det byggs till konstruktioner på takets mittdel, som ett ventilationsmaskinrum, försämras vindförhållandena. I sådana fall kan det krävas fler undertrycksavluftare eller mekaniska lösningar (t.ex. VILPE Sense-systemet) för att kompensera för det minskade luftflödet.
Det är viktigt att notera att alla byggnader är unika, och denna studie undersökte endast taket på en lådformad byggnad. Även om principerna delvis kan tillämpas på andra byggnadstyper, rekommenderas det att varje plats bedöms individuellt för att optimera placeringen av undertrycksavluftare enligt byggnadens specifika egenskaper.
Studiens slutsatser och praktisk tillämpning
Baserat på denna studie har placeringen av undertrycksavluftare en betydande inverkan på ventilationen av takkonstruktionen och hanteringen av fukt. CFD-analysen gjorde det möjligt att identifiera de bästa platserna på taket, vilket förbättrar ventilationens effektivitet under varierande vindförhållanden.
- Förbättrad ventilation: Ventilationen är som mest effektiv där tryckskillnaderna är som störst, vanligtvis i takets mitt. Genom att optimera placeringen säkerställs tillräckligt luftflöde och risken för fuktskador minskar.
- Färre konstruktionsskador: Fukt är en vanlig orsak till att byggnadskonstruktioner försämras. Effektiv bortledning av fukt förlänger byggnadens livslängd och minskar behovet av underhåll.
- Fler avluftare i de centrala delarna: Eftersom takets mitt ger störst ventilationsnytta är det ofta logiskt att installera fler undertrycksavluftare där än vid kanterna.
- Hinders inverkan: Stora konstruktionsdelar (t.ex. fläktrum) i det centrala takområdet minskar vindflödet. I sådana fall bör ett tätare nätverk av undertrycksavluftare eller mekaniska lösningar övervägas.
- Brett användningsområde: Dessa placeringsrekommendationer kan tillämpas både i nya och befintliga industribyggnader. Grundprinciperna gäller även för andra byggnadstyper där takventilation är avgörande.
Begränsningar i studien
Denna studie fokuserade enbart på en lådformad byggnad med låglutande tak och använde ett isotermt antagande, vilket innebär att temperaturskillnader inte modellerades. Parametern för ytans skrovlighet representerade en halv-rural miljö med viss trädbeklädnad men utan tät skog. På grund av dessa val bör resultaten ses som vägledande och inte direkt generaliseras till alla byggnader eller förhållanden. Varje projekt bör bedömas individuellt för att säkerställa noggranna och tillförlitliga resultat.
Läs mer om automatisk och behovsstyrd takventilation
Mer information via e-post:
Katarina Hellén
katarina.hellen@vilpe.com