Gävles sju underverk avslöjar otäta kyrkor

I Gävle finns det sedan ett halvår tillbaka en vvs-utrustning som är världsunik, kanske inte till sin funktion, utan för sin storlek. Det handlar om en tryckpulsgenererande utrustning med vilken man kan mäta otätheter i kyrkor. 

Utrustningen på släpvagnen. Foto: Mark Kretz

 – Två pascals tryck, det är som en nysning i det här rummet, säger Hans Wigö, lektor på Högskolan i Gävle.
Rummet han avser är det garageutrymme vi står i. Garaget används för fordon som används av högskolan och är beläget på Brynäs i Gävle.  Här förvarar högskolan en släpkärra med sju stycken tryckpulsenheter med var sin kompressor, enheter som används för täthetsprovning.
Själva täthetsprovningen, som kallas tryckpulsmetoden, kan sägas motsvaras av ovan nämnda nysning. Det handlar om en kort och snabb tryckökning i rummet, fast i mycket större rum än högskolans garage, nämligen kyrkor.
Hans Wigö är den projektledare som sett till att dessa sju engelska underverk har kommit till Gävle och är i bruk.

Går inte med vanlig teknik
Ursprunget är en konstruktion, utvecklad av professor David Etheridge och doktor Edvard Cooper vid University of Nottingham i England, som en teknisk lösning på hur man kan mäta otätheter i kyrkor, som ofta är rejält otäta. Otätheten är en viktig faktor eftersom den har påverkan på både energianvändning och det termiska klimatet i kyrkan.
– Det går helt enkelt inte att mäta otätheten i en större landsortskyrka med vanlig teknik, så kallade blower doors. Luftvolymen i en kyrka kan vara upp till 12 000 kubikmeter eller mer. Det skulle krävas alltför stora och klumpiga så kallade blower doors för att få upp trycket till 50 pascal, som BBR kräver.
Han pekar också på att höga kostnader för varje fläktenhet (blower door) samt att det krävs att dörrar och portar tas bort för att kunna montera fläktarna. Eftersom dörrar och portar i kyrkor sällan är täta, missar man dessa otätheter.
– Skulle vi använt blower doors i våra försök hade fläktarna fått gå för fullt, men det är väl tveksamt om vi nått upp till mer än ett par pascals övertryck ens med de bästa.

Undersökte marknaden
Den engelskutvecklade metoden för att mäta byggnaders otäthet bygger på en snabb tryckökning, men till en mycket lägre nivå än för blower doors.
Ämnesföreträdaren och professorn Mats Sandberg, var den som haft kontakt med de engelska forskarna:
– Professor Etheridge har arbetat mycket och länge med otätheter och självdrag i engelska byggnader och utvecklat den här tekniken.
Högskolan i Gävle sökte därför pengar att köpa in sju stycken enheter, vilket ska räcka för att kunna mäta otätheten i en normalstor svensk kyrka. Delarna levererades enligt specifikation till Högskolan i Gävle, där man monterade ihop dem. Till denna utrustning kommer ett speciellt datorprogram som engelsmännen utvecklat för att analysera mätvärdena. I datorprogrammet kan man ange parametrar som volymer och liknande.

Så fungerar tryckpulsmetoden

Den tryckförändring som tryckpulsutrustningen genererar mäts upp inne i kyrkan, samtidigt som trycket utomhus samt trycket i kryputrymmet mäts. I den bärbara datorn samlas uppmätta värden, och programmet kan på grundval av tryckförändringens avklingning beräkna otätheterna. Programvaran kompenserar för eventuella tryckförändringar utomhus (vindtryck). Illustration: Claes-Göran Andersson 

Luftkanon skapar tryck
Metoden kan enkelt förklaras med att kolven i en ”luftkanon” (en cylinder med en rörlig kolv) snabbt trycks ut av komprimerad luft från kompressorn. Det uppkomna övertrycket i byggnaden uppgår till bara några pascal och klingar snabbt av. Den korta pulstiden är nyckeln till metodens noggrannhet och praktiska användbarhet. Avklingningen av trycket utnyttjas för beräkning av byggnadens otäthet. De använda enheterna är ihopkopplade med en central enhet, till vilken också en dator är kopplad.
– För att inte vindtryck ska påverka mätningen, mäts detta före och efter själva pulsen och programvaran kompenserar sedan för vindtrycket genom interpolering, säger Hans Wigö.
Programmet räknar också ut läckagearean, mot bakgrund av de i förväg inmatade uppgifterna och avklingningstiden.
De mätningar man gjort hittills har funnit att oavsett kyrkans byggmaterial (den ena var en stenkyrka, den andra en träkyrka) hade bägge en ekvivalent läckarea på 0,25 kvadratmeter. Att läckarean var lika förvånade forskarna tills man undersökte golvet. Då visade det sig att där det läckte mest var i krypgrunden, som naturligtvis var oisolerad och otät. Dessa slutsatser kunde sedan konfirmeras med hjälp av termografering av golven.

Startas i sekvens
Arbetet med att montera upp utrustningen, mäta och demontera, beräknar Hans Wigö tar omkring en dag per kyrka. I de gamla kyrkor i Gävle och Hamrånge som forskarna mätt hittills har man stött på oväntade problem som exempelvis att säkringarna löst ut när man kört igång alla sju enheterna samtidigt. Det har inte funnits startström för allihop.
– Startar man dem i sekvens klarar man att mäta även i kyrkor med 10 amperes säkring. I Hamrånge kyrka fick vi dock byta proppar många gånger. Sådana här mätningar måste nog tidsberäknas enligt ekvationen uppskattad tid gånger pi, alltså 3,14. Så lång tid tar det i realiteten, säger Hans Wigö.
Till sommaren i år ska Hans Wigö och hans forskarkollegor från Gävle besöka ett antal landsortskyrkor på Gotland för att mäta, på inbjudan av Tor Broström vid Högskolan på Gotland.
– Med de erfarenheter vi har av våra hittillsvarande mätningar kan jag nog säga att en lämplig ambitionsnivå är en kyrka per dag.
Detta projekt är sammanknutet med det projekt för partikel- och luftmätning som Högskolan i Gävle bedrivit de senaste åren och ingår i Energimyndighetens ”Spara och bevara”-program.

Av Mark Kretz, Energi & Miljö nr 1/12 sid 16-19

• Fakta tryckpulsgenerande utrustning
  Storlek på ”luftkanon”: 60 cm bred * 80 cm hög * 110 cm lång
  Kompressor: tryck 10 bar, volym 50 liter