Airtightness of wood ‐ frame houses

Abstract

There are many reasons to focus on airtightness. High airtightness is particularly important to achieve energy efficient buildings. High airtightness is also advisable to reduce the risk of moisture convection, the spread of odour or fire gases, and reduce cold draught problems.

A literature review was carried out to see what had previously been done on airtightness estimation. It turned out that the reproducibility of the earlier estimation methods was varying. Further it was clear that a model to estimate the airtightness of Norwegian wood‐frame houses when wind‐tightened only, n50w had not been tried.

A component model was therefore made for estimating the airtightness of wind‐tightened woodframe houses. Component models assume that all air leakages are evenly distributed over the various construction details with the same sealing technique, and that the total air leakage is a sum of the product of the specific air leakage for each component ([m3/h] per m, per m2 or each] and its quantity. The literature review also showed that the component leakage data available in the literature were generally not applicable for modern Norwegian wood‐frame houses with high airtightness. Consequently new component leakage measurements were needed.

Because it is rather labour intensive to measure all conceivable component leakages, it was decided to make an outline of the air leakages that one should devote special attention to when designing Norwegian wood‐frame houses. From this list of air leakages – and a general understanding, a list of component leakages to be measured in the laboratory was made. The component leakages measured in the laboratory, and also some found in the literature that were known to be relevant for Norwegian wood‐frame houses, were compiled in a library and used as input in the model. The idea was that when the building is wind‐tightened only, the airflow is less complex and easier to calculate. In contrast to some of the component models in the literature, the current model was formulated a priori, and tested on 17 wood‐frame houses measured with a blower‐door – i.e. the estimation model was not developed from the data. The model did not give reliable estimates for n50w. Sources of error and conceptual challenges are discussed.

Because the estimation model did not give any reliable estimates of n50w there was a motivation for finding a means of reaching the airtightness requirements. It is customary that contractors perform blower‐door tests stepwise during the construction process. First the airtightness of the building with the wind‐barrier is measured, n50w. Then the airtightness of the finished building that also has a vapour barrier is measured, n50f. The airtightness requirement is set for n50f. Of various reasons it is not given that n50f < n50w for a given building, and consequently one should have an idea of what an upper limit of n50w should be in order to be confident to reach the n50f requirement. By analyzing measurement data of n50w and n50f of 23 wood‐frame houses, recommendations are given on what the upper limit values of n50w should be. For instance when building a house according to the Norwegian Building Regulations, an upper limit of n50w should be roughly 1.0 h‐1 to be 95 % confident to come within the n50f requirement of 2.5 h‐1. The upper limits that are found in this PhD thesis are not to be regarded as a “set answer” for Norwegian wood‐frame houses, but rather as an illustration of a concept that can be further utilized at company level. The laboratory measurements in the PhD thesis contain findings on how the different measured construction details best should be sealed and what the consequences of different sealing methods are on the total airtightness ‐ quantified by Cn50.

Det er mange grunner til å fokusere på lufttetthet. God lufttetthet er spesielt viktig når man skal bygge energieffektive bygninger. Med lufttette bygninger reduserer man faren for fuktkonveksjon, spredning av lukt og branngasser og faren for kald trekk.

Et litteraturstudie ble gjennomført for å undersøke hva som tidligere var gjort av arbeid med estimering av lufttetthet. Det viste seg at reproduserbarheten til de tidligere estimeringsmetodene var varierende. Videre kom det frem at det ikke fantes noen modell for å estimere lufttettheten til norske trehus når de kun er vindtettet, n50w.

En komponentmodell ble derfor laget for å estimere lufttettheten til trehus som kun er vindtettet. Komponentmodeller antar at lekkasjen er jevnt fordelt over hver konstruksjonsdetalj med samme tettemetode og at den totale lekkasjen er en sum av produktet av den spesifikke lekkasjen per komponent, [m3/h], [m3/hm] eller [m3/h stk] og mengden av den aktuelle komponenten. Av litteraturstudiet kom det frem at komponentlekkasjene i litteraturen var lite anvendelige for moderne norske trehus med høy lufttetthet. Det meldte seg derfor et behov for å måle komponentlekkasjer som var relevante.

Siden det er veldig arbeidskrevende å måle alle tenkelige komponentlekkasjer, ble det bestemt å lage en liste over de lekkasjene som burde vies spesiell oppmerksomhet i norske trehus. Basert på denne listen over luftlekkasjer og en generell forståelse for luftlekkasjer, ble det laget en prioritert liste over hvilke komponentlekkasjer som skulle måles. Disse komponentlekkasjene ble kombinert med noen andre relevante komponentlekkasjer funnet i litteraturen til et bibliotek. Tanken var at strømningen ble mindre kompleks når bygningen kun var vindtettet og dermed burde være enklere å beregne. Til forskjell fra flere av modellene i litteraturen, ble estimeringsmodellen formulert a priori og testet på 17 trehus som var målt med trykktestingsutstyr, dvs. at modellen ikke ble utviklet fra målingene. Det viste seg at modellen ikke ga troverdige estimeringsresultater av n50w. Feilkilder samt konseptuelle utfordringer blir diskutert.

Ettersom estimeringsmodellen ikke ga troverdige estimater på n50w, var det et ønske om å finne en måte å nå lufttetthetskravene på. Det er vanlig at entreprenører utfører lufttetthetsmålinger stegvis gjennom byggeprosessen. Først måles lufttettheten når kun vindsperren er montert, n50w. Deretter måles lufttettheten til den ferdige bygningen som også har dampsperren montert, n50f. Lufttetthetskravet gjelder for n50f. Av ulike grunner er det ikke gitt at n50f < n50w for en gitt bygning, og derfor bør man ha en ide om hva en øvre grense for n50w bør være for å nå kravet til n50f. Ved å analysere måledata av n50w of n50f til 23 trehus, gis det anbefalinger på hvilken øvre grense av n50w man bør ha. Dersom man for eksempel skal bygge et hus etter dagens norske byggeforskrifter, bør en øvre grense for n50w være ca 1.0 h‐1 for å være 95 % sikker på å komme innenfor kravet på 2.5 h‐1. De øvre grensene som er funnet i dette PhD prosjektet, er ikke å betrakte som et fasitsvar for norske trehus, men snarere som en illustrasjon av et konsept som kan videreutvikles på firmanivå.

Laboratoriemålingene i PhD avhandlingen tar for seg hvordan ulike konstruksjonsdetaljer kan lufttettes og hvilke konsekvenser dette har på den totale lufttettheten – kvantifisert ved Cn50.