Experimental Investigation of the Hygric Properties of Bio-based Building Insulation Materials with Novel Apparatus and Procedure

Abstract

Fokus for denne rapport er undersøgelsen af hygriske egenskaber ved biobaserede isoleringsmaterialer ved hjælp af nye eksperimentelle metoder. Vanddampssorptionsisotermerne blev opnået med Vapor Sorption Analyzer (VSA), et instrument udviklet til en ny metode, der kan tilvejebringe dynamiske sorptionsisotermkurver. Vanddampdiffusionen blev målt ved en anden hidtil ukendt metode ved anvendelse af Oxygen Diffusion Apparatus 2020 (ODA 20). Begge er mere tidseffektive metoder end de almindeligt anvendte standardmetoder. Dette kunne være en stor forbedring, da udviklingen af mindre tidskrævende metoder ville føre til, at flere materialer kunne blive testet af forskerne. Bestemmelse af korrekte hygrotermiske materialegenskaber er nødvendig for ledning af forskellige varme- og fugtighedsimuleringer. De kunne vise vigtige forudsigelser af varme- og fugttransport inde i materialerne, materialeadfærd gennem tid under forskellige omstændigheder, til bestemmelse af mulige fugtproblemer i bygninger eller byggematerialer, til simulering af indendørs miljøforhold eller energiforbrug ved brug af forskellige materialer i bygninger osv. Dette er meget vigtigt for introduktionen af nye materialer i bygningskonstruktioner, især for biobaserede materialer, der har stor miljøpåvirkning, men som også kan have store hygrotermiske egenskaber eller måske være mere bæredygtige i produktionen. De undersøgte materialer i denne rapport er træfiberpladeisolering og løs fyld papiruld og løst fyldt træfiber. For de løse fyldmaterialer blev målingerne foretaget for forskellige densiteter. På grund af de materielle fysiske strukturer blev bestemmelsen af tørvægtsværdier udført for forskellige temperaturer i ovnen. Alle værdier opnået med de nye metoder blev sammenlignet med værdierne fra standardmetoderne. Varme- og fugttransportsimuleringerne ved hjælp af Comsol blev udført med både standard- og eksperimentelle data.

The focus of this report is the investigation of hygric properties of bio-based insulation materials using novel experimental methods. The water vapor sorption isotherms were obtained with the Vapor Sorption Analyzer (VSA), an instrument developed for a novel method which can provide dynamic sorption isotherm curves. The water vapor diffusion was measured by another novel method by using The Oxygen Diffusion Apparatus 2020 (ODA 20). Both are more time-efficient methods then the standard methods commonly used. This could be a great improvement, since the development of less time-consuming methods would lead to more materials being able to get tested by the researchers. Determination of correct hygrothermal material properties is needed for conduction of various heat and moisture simulations. They could show important predictions of heat and moisture transport inside the materials, the material behaviour through time under different circumstances, for the determination of possible moisture problems in buildings or building materials, for simulation of indoor environmental conditions or energy consumptions with the use of different materials in buildings, etc. This is very important for the introduction of new materials in building constructions, especially for bio-based materials which have a great environmental impact but could also have great hygrothermal properties or maybe be more sustainable in production. The materials investigated in this report are the wood fibre board insulation and the loose fill paper wool and loose fill wood fibre. For the loose fill materials, the measurements were done for different densities. Due to the material physical structures, the determination of dry weight values was done for different temperatures in the oven. All values gained with the novel methods were compared to the values from the standard methods. The heat and moisture transport simulations using Comsol were conducted with for both standard and experimental data.

A master thesis from Aalborg University

Experimental Investigation of the Hygric Properties of Bio-based Building Insulation Materials with Novel Apparatus and Procedure

[Eksperimentel undersøgelse af de hygriske egenskaber ved biobaserede bygningsisoleringsmaterialer med nyt apparat og procedure]