Moisture robustness investigation of flat wooden roofs with the use of different membranes, with potential relieving measures through ventilation or other viable solutions
Translated title
Fuktrobusthets undersøkelse av flate tretak med anvendelse av forskjellige typer av membraner, eventuelt avlastning gjennom utluftning eller andre gunstige løsninger.
Author
Askland, Vegar Børve
Term
4. term
Education
Publication year
2023
Submitted on
2023-06-09
Pages
55
Abstract
This thesis investigates the moisture robustness of flat wooden roofs—covering CLT, prefab roof elements, and rafter/truss roofs—configured as warm and cold roofs under both ventilated and unventilated conditions. Using dynamic climate data for the Copenhagen region and a future, warmer and wetter climate file (2070–2100), the study conducts hygrothermal simulations (WUFI) and heat-loss/thermal bridge analyses (HEAT2). Key parameters varied include membrane type (vapor barrier, moisture-adaptive vapor retarder, etc.), thermal bridges, wood hysteresis, air exchange in ventilation gaps, roof underlays, closed air gaps, and moisture load classes. Most unventilated configurations exhibited a moisture-accumulating trend, raising questions about the validity of those results and indicating a need for broader parametric investigation. For the remaining cases, a high-performing vapor barrier (Z-value around 500) generally yielded robust behavior in timber roofs, including CLT-based roofs, with the exception that warm prefab element roofs performed best with a moisture-adaptive membrane. Elevated moisture loads produced only small increases in relative humidity through the assemblies but demand particular attention and moisture protection on the warm side of the membrane. The Copenhagen climate imposes relatively high indoor and outdoor moisture loads; in the future scenario, increased air exchange in the ventilation gap and a well-controlled indoor climate (e.g., via mechanical ventilation) can substantially counter additional moisture stress. Hysteresis modeling showed small, expected deviations from wood sorption curves, and thermal bridge analyses indicated that timber roofs perform relatively well compared to heavier material systems. Overall, the study provides practical guidance on membrane selection and ventilation strategies to improve moisture robustness in flat wooden roofs, while highlighting limitations and the need for further work, especially for unventilated designs.
Projektet undersøger fugtrobustheden af flade trætage – herunder CLT, fladelementer/takkassetter og spæretage – opbygget som varme og kolde tage under både ventilerede og uventilerede forhold. Med udgangspunkt i dynamiske klimadata for Københavnsområdet og en fremtidig, varmere og vådere klimafil (2070–2100) gennemføres hygrotermiske simuleringer (WUFI) og varmetab/linjetab-analyser (HEAT2). Der varieres i centrale parametre som membrantype (dampspærre, fugtadaptiv dampbremse m.fl.), kuldebroer, hysterese i træ, luftskifte i ventilationsspalter, undertag, lukkede luftspalter og fugtbelastningsklasser. Resultaterne peger på, at uventilerede opbygninger ofte viser en fugtakkumulerende tendens, hvilket giver anledning til at stille spørgsmål ved gyldigheden af disse simulationer og peger på behov for mere omfattende parametristik. For øvrige opbygninger observeres generelt god ydeevne ved brug af en effektiv dampspærre (Z-værdi omkring 500) i trækonstruktioner, også med CLT, med undtagelse af varme fladelementtage, der fungerer bedst med en fugtadaptiv membran. Øget fugtbelastning medfører kun små stigninger i relativ fugtighed gennem lagene, men kræver særlig opmærksomhed på de bærende elementer på den varme side af membranen. Københavns klima giver relativt høj fugtbelastning inde og ude; i fremtidsscenariet kan øget luftskifte i ventilationsspalten og et velkontrolleret indeklima (f.eks. via mekanisk ventilation) i betydelig grad modvirke ekstra fugtpåvirkning. Hysteresesimuleringer viser mindre, forventelige afvigelser fra træets sorptionskurver, og termiske broanalyser indikerer, at trækonstruktioner klarer sig relativt godt sammenlignet med tungere materialebaserede systemer. Samlet set giver undersøgelsen praktiske indsigter i valg af membraner og ventilationsstrategier for at øge fugtrobustheden i flade trætage, samtidig med at den fremhæver begrænsninger og behov for videre studier, især for uventilerede løsninger.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]