Forskere ved NMBU og NIBIO skal finne ut hvordan treverket påvirkes av vær og vind, om bygget er brannsikkert og når fasaden trenger vedlikehold, ved hjelp av nye digitale metoder.
Bygninger står for en betydelig andel av de globale klimagassutslippene. For å redusere belastningen må vi bruke flere fornybare byggematerialer. Tre er et lovende alternativ, fordi materialet binder karbon og kan bidra til å lagre karbon i bygninger over lang tid.
Derfor blir det stadig vanligere med trefasader, også i større og mer komplekse bygninger, med mange flere etasjer enn før. Det stiller enda høyere krav til sikkerhet, kvalitet og langsiktig vedlikehold.
Men i høye bygninger er det dyrt, krevende og til tider utrygt å inspisere og vedlikeholde fasaden.
I forskningsprosjektet SenseWood, som nylig mottok støtte fra Riksantikvaren, utvikler NMBU og NIBIO nye metoder for å overvåke tilstanden til trekledde fasader ved hjelp av hyperspektrale kameraer.
Slike kameraer fanger opp langt mer informasjon enn vanlige kameraer, og kan oppdage detaljer om tilstanden på treverket.
Ved å analysere disse bildene utvikler forskerne modeller som kan forutsi behov for vedlikehold.
– Vi trenger bedre kunnskap om hvordan treverket utvikler seg over tid. Det handler både om sikkerhet, økonomi og bærekraft, sier Ingunn Burud, dekan ved Fakultet for realfag og teknologi ved NMBU.
Trefasader er utsatt for slitasje
Tre er sårbart for vær, sopp og brann, og fasader er spesielt utsatt. Treverket på bygninger påvirkes konstant av sol, nedbør, temperatursvingninger og vind. Over tid fører dette til at materialet brytes ned, overflaten endres og treverket krever mer vedlikehold.
Siden tre er brennbart, må fasader også beskyttes mot brann. Det skjer enten med impregnering eller med spesialtilpasset maling. Hvis man ikke oppdager nedbrytning i treverket tidlig, blir levetiden kortere, lagret karbon frigjøres, og risikoen for brann øker.
I Norge stilles det allerede strenge krav til brannsikkerhet og dokumentasjon av både tre og andre byggematerialer. Samtidig øker behovet for metoder som kan følge utviklingen av materialkvalitet og beskyttende behandlinger gjennom hele byggets levetid.
Tester hvordan treverket påvirkes av alder og vær
– Mye av vurderingen av trefasader baserer seg på stikkprøver og manuelle målinger. Målet vårt er å utvikle metoder som gir et mer helhetlig og presist bilde av tilstanden, uten å skade materialet, sier Michael Altgen, forsker ved NIBIO og prosjektleder for SenseWood.
I dag finnes det få automatiserte metoder for å overvåke kvaliteten. Mange standardmetoder kan gjøre skade på treverket og egner seg ikke for løpende målinger. I tillegg gir de et begrenset bilde av tilstanden.
I SenseWood skal forskerne utvikle nye metoder som gjør det mulig å overvåke tilstanden til trefasader mer automatisert og uten å være i direkte kontakt med treverket.
Spesialkameraer oppdager skader som ikke er synlige for mennesker
Ved å bruke avanserte kameraer og bildeteknologi skal forskerne følge tilstanden til trefasader og forutsi behov for vedlikehold. Kameraene kan fange opp endringer i materialet før de blir synlige for oss mennesker.
– Det gir oss mulighet til å følge utviklingen i både brannbeskyttelse og treets kvalitet på en mer presis, systematisk og mindre inngripende måte enn dagens stikkprøver, sier Altgen.
Slike hyperspektrale kameraer monteres på droner og skanner trefasader for å gjenkjenne tidlige tegn på skade, fukt, sopp eller tap av brannhemmende kjemikalier. Deretter fores disse dataene inn i klimamodeller.
– Vi bruker kunnskapen til å trene datamodeller som kan tolke bildene og oppdage mønstre knyttet til aldring, slitasje og vedlikeholdsbehov, sier Burud.
Slik fungerer det
Øynene våre, og vanlige kameraer, fanger bare opp et smalt lysområde som består av rødt, blått og grønt. Hyperspektrale kameraer registrerer bølgelengder som ligger utenfor det vi mennesker kan oppfatte. I stedet for tre fargekanaler får man hundrevis av ulike “farger” å jobbe med.
Hyperspektrale kameraer fanger opp langt mer informasjon enn vanlige kameraer. De kan avsløre detaljer om den kjemiske sammensetningen i overflaten på treverket. Ved å analysere disse bildene utvikler forskerne modeller som kan forutsi hvor godt treverket er beskyttet mot brann, basert på hvordan brannhemmende stoffer reagerer på ulike typer lys.
Vil bidra til trygg og bærekraftig bruk av tre i bygg
Forskerne har testet metoden på laboratoriet. Der utsatte de treprøver med ulike typer brannbeskyttelse for kontrollerte sykluser med fukt og tørke, som simulerte naturlig klimaeksponering. Det har gitt dem verdifull kunnskap om hvordan tre reagerer på vær, vind og ulike behandlinger.
Neste steg er å teste teknologien ute på faktiske bygg. Målet er å utvikle et system som kan overvåke fasader på avstand, uten at noen må gå tett på eller at man skader materialet når man tar manuelle prøver.
Teknologien kan brukes på nye boligområder med trebygg, og på stavkirker og andre historiske bygg som trenger ekstra beskyttelse.
Ved å samle informasjon om materialtilstand og brannbeskyttelse i samme overvåkingssystem, ønsker forskerne å bidra til trygg og bærekraftig bruk av tre i fremtidens bygg.
– Bedre innsikt gir bedre beslutninger. Målet er at både bygningseiere og myndigheter skal få et verktøy som gjør det enklere å planlegge vedlikehold og dokumentere brannsikkerhet, sier Altgen.
Fakta: SenseWood
Målet med prosjektet Digitalisation of wooden building skins for a predictable performance (SenseWood) er å gjøre tre til et pålitelig, klimavennlig byggemateriale ved å utvide digitaliseringen fra design og byggefasen til drift og vedlikehold gjennom hele bygningens levetid.
Samarbeid mellom NIBIO (koordinator) og NMBU.
Finansiert av Forskningsrådet.
Fikk nylig støtte fra Riksantikvaren for å undersøke treverket på fredede og verneverdige bygninger.