Bygningstekniske løsninger langs ringmur på fjell for skihall

Abstract

I denne oppgaven presenteres beregninger som er utført av varmestrøm i grunnen under den planlagte Skihallen i Lørenskog. Det er stor risiko for at det oppstår snøsmelting inne i hallen, som følge av fjellgrunnens høye varmeledningsevne og de isolerende egenskapene til snølaget inne i hallen. Ulike bygningstekniske løsninger som rand- og markisolasjon, samt kjølerør, er vurdert for å redusere varmestrøm under ringmuren og inn i hallen.

Snølaget inne i hallen virker som et isolerende sjikt mellom lufttemperatur og fjellgrunnen. Snøens varmeledningsevne forandrer seg som følge av kontaktflaten mellom snøkrystallene, porestørrelse og temperaturdifferensen gjennom snølaget. I likhet med materialene i grunnen, vil snøegenskapene variere med temperatur og over tid. Høy isolasjonsevne øker temperaturen under snølaget, hvilket kan føre til smelting. Både egenskapene til snø og grunnmaterialene er vurdert i denne rapporten. Simuleringsprogrammet TEMP/W er benyttet for å gjøre beregninger av varmestrømmen og for å få en indikasjon på temperaturforholdene i grunnen under Skihallen. Programmet tar hensyn til ikke-lineære termiske egenskaper for grunnmaterialer. Dette er nødvendig for porøse materialer som har ulike termiske egenskaper for frosset og ufrosset tilstand.

Resultatene som fremkom ved beregningene, viste at det er tilstrekkelig å benytte seg kun av rand- og markisolasjon for tilfeller med snølag med høy densitet inne i hallen. Markisolasjonen bør ha en bredde på minimum 2 meter og en tykkelsen på minimum 0,2 meter. En gunstig dimensjonering av randisolasjonen er liten tykkelse og en bredde mellom 5 10 meter. Ved bruk av kjølerør vil en garantere at tining forhindres for alle snødensiteter som et resultat av at 0-isotermen befinner seg i fjellgrunnen. Tre ulike løsninger for oppbygning av isolasjon og kjølerør ble undersøkt. Resultatene viser at en gunstig løsning kan være kjølerør innstøpt i betong innenfor randisolasjon langs ringmur. Denne løsningen reduserer nødvendig kjøleeffekt, og forhindrer oppadrettet varmestrøm langs ringmur. Kjølerørene danner frost i grunnen og et «kuldelager» under hallen.

Kunstsnø har densitet mellom 500 600 kg⁄m^3 og gjennomgår metamorfose langsommere enn naturlig snø. Det kan derfor forventes et svært kompakt snølag med høy densitet inne i hallen. På bakgrunn av dette og resultatene fra beregningene ved bruk av isolasjon, anses det som tilstrekkelig å benytte kun rand- og markisolasjon.

Det er mange usikkerhetsmomenter forbundet med beregningene som er gjort i TEMP/W. Materialegenskaper som forandres ved ufrosset og frosset tilstand, samt tining av snø, gjør beregningene usikre. Til tross for dette, gir resultatene som er fremlagt i denne masteroppgaven en god indikasjon på temperaturforhold som vil inntreffe i grunnen.