Tutkimus: seinäpaneeli lämpiää kauttaaltaan

Saunologia tutki saunan seinäpaneelin lämpiämistä. Tutkimuskysymys oli, lämpiääkö ilmarakorakenteisen eristeseinän päälle asennettu paneeli kokonaisuudessaan vai ensisijassa lämpimältä puolelta. Asiaa tutkittiin asentamalla lämpötila-anturit sisäsaunan yhdelle seinälle, yhteen pystysuoraan kohtaan sekä paneelin sisä- että ulkopintaan. Mittauksissa havaittiin, että paneelin pintalämpötilat olivat lähes identtiset kummallakin puolella seinää. Tämä ainutkertainen havainto nostaa esille sen, että seinäpanelointi on lauteiden tavoin yksi lämmitettävä löylyhuoneen osa, joka lämmettyään myös luovuttaa lämpöä säteilemällä.

Tutkimusmenetelmä

Saunologian pääkonttorin saunaan asennettiin rakennusvaiheessa seinäpaneloinnin ilmarakoon K-tyypin lämpöantureita, eli termopareja (RS Pro Z2-K-2.0-1/0.2-MP). Neljä erillistä termoparia kiinnitettiin samalla pystylinjalle pystykoolausten keskelle, sähkökiuasta vastakkaiseen nurkkaan diagonaalisesti. Sijoituksella haluttiin minimoida kiukaan suoran lämpösäteilyn vaikutus seinän lämpiämiseen.

Termoparit kiinnitettiin paneelin ilmaraon puoleiseen sisäpintaan alumiiniteipin palasilla korkeuksille 500, 1000, 1500 ja 2000 mm lattiasta. Termoparien johdon liittimien päät jäivät roikkumaan paneloinnin alareunasta niin, että lämpötila voitiin lukea mittarilla juuri lattian yläpuolelta. Fluke 561 -mittarin mittaustarkkuus oli yksi Celsius-aste.

Testiä varten paneloinnin huonetilan puolelle kiinnitettiin identtiset mittarit samalle pystylinjalle, vastaaville korkeuksille, samanlaista alumiiniteippiä käyttäen. Ennen testin aloittamista kaikkien antureiden peruslämpötila tarkistettiin ja havaittiin sen olevan yhden asteen tarkkuudella sama.

Seinäpaneeli oli lämpökäsitelty haapa Centin Dyyni -profiililla. Tämä sormipaneelin tyyppinen paneeli on ohut. Sen paksuus vaihtelee profiilin eri kohdissa 9,5–15 mm, joten keskipaksuus on noin 13 mm. Seinän ilmaraon paksuus on 22 mm ja se on puskusaumassa kattopanelointiin 3 mm tuuletusraolla.

Testilämmityksessä sähkökiuas käynnistettiin normaalisti. Termoparien lämpötilat kirjattiin 0, 30, 65, 95 ja 125 minuutin minuutin kohdalla. Sähkökiukaan kiertoilmatoimintoa käytettiin saunomisen aikana, jolloin tämän vaikutus voi näkyä 90 ja 120 minuutin mittauksissa.

Tuloksissa esitettävät lämpötilalukemat perustuvat yhteen koelämmitykseen, mutta mittaukset toistettiin kahdesti samoin tuloksin, aikasarjoja ei kuitenkaan vastaavasti kirjattu ylös toistomittauksessa kokonaisuudessaan.

Tulokset

Testissä havaittiin, että seinäpaneelin sisä- ja ulkopintojen lämpötila oli lähes identtinen kaikilla mittaushetkillä ja kaikissa mittauspisteissä seinän eri korkeuksilla. Mittauspisteitä oli neljä ja aikaleimoja viisi, datapisteitä siis 20. Näistä 19/20 datapisteessä sisäpinnan lämpötila oli korkeintaan 3 astetta matalampi kuin ulkopinta. Sisäpinta oli yhtä datapistettä lukuun ottamatta aina yhtä lämmin tai viileämpi kuin ulkopinta, ei siis koskaan lämpimämpi. Ajan funktiona suhteelliset erot sisä- ja ulkopintojen välillä eivät muuttuneet. Tämä nähdään myös oheisesta kaaviosta.

Aikasarjasta voidaan havaita, se että kiertoilmatoiminnon käyttäminen välillä 65-95 minuuttia pysäytti saunan lämpiämisen sen yläosassa (1500 ja 2000 mm), mutta tehosti sitä alemmilla tasoilla (500 ja 1000 mm). Toisaalta kiertoilmatoiminto ei näytä mitenkään vaikuttavan ulko- ja sisäpintojen suhteellisiin eroihin.

Mitä tulokset tarkoittavat?

Tämän testin perusteella vaikuttaa, että saunan paneloidut seinät lämpiävät kauttaaltaan. Tämä havainto tarkentaa käsitystämme saunan energiataseesta. Nimittäin vaikuttaa sille, että saunan seinäpaneloinnin massiivisuus pitää huomioida saunan energiatarpeessa. Tulosten perusteella voisi väittää, että mitä paksumpaa paneelia käytetään, sitä enemmän energiaa tarvitaan saunan rakenteiden lämmittämiseen.

Tavallaan tulokset myös vahvistavat ajatuksen siitä, miten ilmaraon pitäisi toimia. Kun raossa oleva ilma on lämmintä tai kuumaa, se varmistaa, että panelointi kuivuu varmasti käytön jälkeen.

Mikä on ilmaraon merkitys oikeasti?

Ilmarako on eräs suomalaisen saunarakentamisen suhteellisen tuoreista ideoista. Hirsirakennusten ja ulkosaunojen massiiviseinien aikaan sille ei olisi ollut paikkaa. Sisäsaunojen ja monikerroksisten seinärakenteiden aikana tilanne on ollut toinen. Ilmarakoa on pidetty tärkeänä rakennusterveyden kannalta, sillä se takaa saunan tapauksessa läpäisemättömän rajapinnan eli höyrysulun ja sen päällä olevan pintamateriaalikerroksen kuivana pysymisen. Perustelu on se, että mikäli höyrysulun ulkopintaan tiivistyy kosteutta, se voi haihtua raossa liikkuvaan ilmaan.

Jotkin harrastajat ovat tulkinneet ilmarakoa myös eristekerroksena, erityisesti jos ilmasulkuna käytetään heijastavaa alumiinipaperia. Tämän tutkimuksen perusteella ilmaraon merkitys eristävyydelle on rajallinen. Jos seinän sisämateriaali lämpenee läpikotaisin ja ilma jossain määrin liikkuu ilmaraossa, jää raon tärkeimäksi funktioksi paneloinnin pitäminen kuivana.

Toisaalta ei tämä tee tyhjäksi energiaväitteitä. Saunomisen myöhemmissä vaiheissa voi olla energiataloudellisesti edullista, että kuuman seinärakenteen ja eriste/höyrysulku-kerroksen välissä on ilmaa eikä paneeli ole kiinni eristeessä, sillä näin lämmön liikkuminen suoraan johtumalla on nopeampaa kuin rajatun ja oletetusti hidasliikkeisen ilmakerroksen läpi.

Paneelin nopean lämpiämisen takia uskon ilmaraon merkitykseen paneelin täydellisessä lämpiämisessä. Kaikissa aikapisteissä paneelin sisäpuoli oli lähes samanaikaisesti lämmennyt, sen sijaan että esimerkiksi ylimmäisten mittauspisteiden lämpötila olisi tullut perästä merkkinä viivästyneestä lämpiämisestä. Tämän takia uskon, ettei lämpiäminen perustu vain lämmön johtumiseen paneelin huonetilan puolelta, vaan lämpöä välittyy myös ilmaraon kautta.

Ideoita jatkotutkimukseen

Tämä tutkimus oli luonteeltaan pilotti. Sen perusteella voi ideoida useampia aihepiiriin liittyviä jatkotutkimuksia. Näistä kiinnostavin olisi tutkia samaa paneelia seinässä, jossa ei ole ilmarakoa. Tällä tavalla selviäisi mikä merkitys ilmaraolla on paneelin lämpiämiseen. Nyt tästä ei voi olla varmuutta, ainoastaan epäilyjä, sillä esimerkkimateriaali, lämpökäsitelty haapa on erittäin kevyttä eli periaatteessa hyvin eristävää. Tästä nousee seuraava jatkotutkimusehdotus, eli eri paksuisen tai puulaatuisin paneloinnin lämpiämisen testaaminen.